UART子系统(三) UART属于TTY体系之一

简介: UART子系统(三) UART属于TTY体系之一

UART属于TTY体系的一部分,所以介绍一下TTY。


TTY体系中设备节点的差别


参考资料


解密TTY

彻底理解Linux的各种终端类型以及概念

Linux终端和Line discipline图解

What Are Teletypes, and Why Were They Used with Computers?


1. 傻傻分不清


/dev/ttyS0、/dev/ttySAC0、/dev/tty、/dev/tty0、/dev/tty1、/dev/console,


它们有什么差别?

设备节点 含义
/dev/ttyS0、/dev/ttySAC0 串口
/dev/tty1、/dev/tty2、/dev/tty3、…… 虚拟终端设备节点
/dev/tty0 前台终端
/dev/tty 程序自己的终端,可能是串口、也可能是虚拟终端
/dev/console 控制台,又内核的cmdline参数确定


TTY/Terminal/Console/UART,


它们有什么差别?

术语 含义
TTY 来自teletype,最古老的输入输出设备,现在用来表示内核的一套驱动系统
Terminal 终端,暗含远端之意,也是一个输入输出设备,可能是真实设备,也可能是虚拟设备
Console 控制台,含控制之意,也是一种Terminal,权限更大,可以查看内核打印信息
UART 串口,它的驱动程序包含在TTY驱动体系之内


2. 要讲历史了


2.1 电传机teletype


teletype,更准确地说是teleprinter,是一种通信设备,可以用来发送、接收文本信息。


teletype是一家公司的名字,它生产的teleprinter实在太有名,结果公司名变成了这类产品的名字:teleprinter都被称为teletype了。

1670935534909.jpg

teletype被用来传输商业电报,想像一下:


把两台teletype的线缆接在一起,或者使用无线技术连接两台teletype

这边打字,另一边就可以接收到信息并通过纸张打印出来

注意:这两台teletype可以离得很远


2.2 计算机需要控制


2.2.1 使用teletype


teletype的简称就是TTY。


最古老的计算机支持的是批处理模型:


怎么编程?卡片打孔,然后喂给计算机。

怎么得到输出信息?计算机根据结果在卡片上打孔,需要专人翻译这些卡片。

如果把两台teletype的其中一台,替换为计算机,不就更方便了吗?可以即时输入指令、即时看到结果。


于是teletype变成了计算机的终端、Terminal,远端之意。


teletype和计算机可以放在一个房间里,也可以放在很远很远的地方。

1670935554093.jpg

teletype是通过串口(UART)跟计算机相连的:

1670935579179.jpg

那时计算机很贵,发展出多用户系统,多个用户可以分时使用计算机,降低成本:

1670935587699.jpg


2.2.2 teletype被淘汰了


1960年代,CRT显示器+键盘,替代了teletype:


显示器替代了纸张

速度更快

成本更低

它仍然只是一个终端(terminal),通过线缆连接到计算机

虽然不再是teletype,但是它的驱动程序仍然叫做TTY

1670935599449.jpg


2.2.3 个人电脑和虚拟终端


上图长得像电脑,但是它只是一个终端,它要连接到计算机才能工作。


这才是电脑:计算单元(CPU、硬盘、内存等等)、终端(键盘、显示器)都齐全了:

1670935610951.jpg

硬件上只有一套键盘、显示器。


但是在Linux系统中,我们可以打开多个命令行程序(也叫terminal、shell),每个程序都对应一个"虚拟终端"。


3. 在Ubuntu上演示


按住键盘:Ctrl+Alt+F3启动一个虚拟终端,Ctrl+Alt+F4再启动一个虚拟终端。


在里面切换为root用户:

sudo passwd root // 如果su root不成功,就先设置root密码
su root


3.1 各类设备节点的差别


由于历史原因,下图中两条红线之内的代码被称为TTY子系统。(红线之上之应用端命令界面,红线之下是物理设备终端,中间称为TTY子系统)


它既支持UART,也支持键盘、显示器,还支持更复杂的功能(比如伪终端)。

1670935644066.jpg

3.2 /dev/ttyN(N=1,2,3,…)


/dev/tty3、/dev/tty4:表示某个程序使用的虚拟终端

// 在tty3、tty4终端来回切换,执行命令
echo hello > /dev/tty3
echo hi    > /dev/tty4


3.3 /dev/tty0


/dev/tty0:表示前台程序的虚拟终端


你正在操作的界面,就是前台程序


其他后台程序访问/dev/tty0的话,就是访问前台程序的终端,切换前台程序时,/dev/tty0是变化的

// 1. 在tty3终端执行如下命令
// 2. 然后在tty3、tty4来回切换
while [ 1 ]; do echo msg_from_tty3 > /dev/tty0; sleep 5; done


3.4 /dev/tty


/dev/tty表示本程序的终端,可能是虚拟终端,也可能是真实的中断。


程序A在前台、后台间切换,它自己的/dev/tty都不会变。

// 1. 在tty3终端执行如下命令
// 2. 然后在tty3、tty4来回切换
while [ 1 ]; do echo msg_from_tty3 > /dev/tty; sleep 5; done


3.5 Terminal和Console的差别


Terminal含有远端的意思,中文为:终端。Console翻译为控制台,可以理解为权限更大、能查看更多信息,内核信息。


比如我们可以在Console上看到内核的打印信息,从这个角度上看:


Console是某一个Terminal

Terminal并不都是Console。

我们可以从多个Terminal中选择某一个作为Console

很多时候,两个概念混用,并无明确的、官方的定义


3.6 /dev/console


选哪个?内核的打印信息从哪个设备上显示出来? 可以通过内核的cmdline来指定,

比如: console=ttyS0 console=tty 我不想去分辨这个设备是串口还是虚拟终端, 有没有办法得到这个设备? 有!通过/dev/console!

console=ttyS0时:/dev/console就是ttyS0

console=tty时:/dev/console就是前台程序的虚拟终端

console=tty0时:/dev/console就是前台程序的虚拟终端

console=ttyN时:/dev/console就是/dev/ttyN

console有多个取值时,使用最后一个取值来判断

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