xref: /DragonOS/kernel/src/driver/tty/tty_device.rs (revision 79a452ce8f27ad9c7283ac0bcf4078ed6fa018d7)
120e3152eSlogin use alloc::{
220e3152eSlogin     collections::BTreeMap,
320e3152eSlogin     string::{String, ToString},
420e3152eSlogin     sync::{Arc, Weak},
520e3152eSlogin };
60d48c3c9Slogin 
70d48c3c9Slogin use crate::{
80d48c3c9Slogin     filesystem::{
920e3152eSlogin         devfs::{devfs_register, DevFS, DeviceINode},
1020e3152eSlogin         vfs::{file::FileMode, FilePrivateData, FileType, IndexNode, Metadata, ROOT_INODE},
110d48c3c9Slogin     },
12d7b31a96SGou Ngai     include::bindings::bindings::{textui_putchar, BLACK, WHITE},
13d7b31a96SGou Ngai     kerror,
1420e3152eSlogin     libs::rwlock::RwLock,
1520e3152eSlogin     syscall::SystemError,
160d48c3c9Slogin };
170d48c3c9Slogin 
180d48c3c9Slogin use super::{TtyCore, TtyError, TtyFileFlag, TtyFilePrivateData};
190d48c3c9Slogin 
2020e3152eSlogin lazy_static! {
2120e3152eSlogin     /// 所有TTY设备的B树。用于根据名字,找到Arc<TtyDevice>
2220e3152eSlogin     /// TODO: 待设备驱动模型完善,具有类似功能的机制后,删掉这里
2320e3152eSlogin     pub static ref TTY_DEVICES: RwLock<BTreeMap<String, Arc<TtyDevice>>> = RwLock::new(BTreeMap::new());
2420e3152eSlogin }
2520e3152eSlogin 
2620e3152eSlogin /// @brief TTY设备
270d48c3c9Slogin #[derive(Debug)]
280d48c3c9Slogin pub struct TtyDevice {
2920e3152eSlogin     /// TTY核心
300d48c3c9Slogin     core: TtyCore,
3120e3152eSlogin     /// TTY所属的文件系统
3220e3152eSlogin     fs: RwLock<Weak<DevFS>>,
3320e3152eSlogin     /// TTY设备私有信息
3420e3152eSlogin     private_data: RwLock<TtyDevicePrivateData>,
3520e3152eSlogin }
360d48c3c9Slogin 
3720e3152eSlogin #[derive(Debug)]
3820e3152eSlogin struct TtyDevicePrivateData {
3920e3152eSlogin     /// TTY设备名(如tty1)
4020e3152eSlogin     name: String,
4120e3152eSlogin     /// TTY设备文件的元数据
4220e3152eSlogin     metadata: Metadata,
4320e3152eSlogin     // TODO: 增加指向输出端口连接的设备的指针
440d48c3c9Slogin }
450d48c3c9Slogin 
460d48c3c9Slogin impl TtyDevice {
4720e3152eSlogin     pub fn new(name: &str) -> Arc<TtyDevice> {
4820e3152eSlogin         let result = Arc::new(TtyDevice {
490d48c3c9Slogin             core: TtyCore::new(),
500d48c3c9Slogin             fs: RwLock::new(Weak::default()),
5120e3152eSlogin             private_data: TtyDevicePrivateData::new(name),
520d48c3c9Slogin         });
5320e3152eSlogin         // 默认开启输入回显
5420e3152eSlogin         result.core.enable_echo();
5520e3152eSlogin         return result;
560d48c3c9Slogin     }
570d48c3c9Slogin 
5820e3152eSlogin     /// @brief 判断文件私有信息是否为TTY文件的私有信息
590d48c3c9Slogin     #[inline]
600d48c3c9Slogin     fn verify_file_private_data<'a>(
610d48c3c9Slogin         &self,
620d48c3c9Slogin         private_data: &'a mut FilePrivateData,
63676b8ef6SMork     ) -> Result<&'a mut TtyFilePrivateData, SystemError> {
640d48c3c9Slogin         if let FilePrivateData::Tty(t) = private_data {
650d48c3c9Slogin             return Ok(t);
660d48c3c9Slogin         }
67676b8ef6SMork         return Err(SystemError::EIO);
680d48c3c9Slogin     }
6920e3152eSlogin 
7020e3152eSlogin     /// @brief 获取TTY设备名
7120e3152eSlogin     #[inline]
7220e3152eSlogin     pub fn name(&self) -> String {
7320e3152eSlogin         return self.private_data.read().name.clone();
7420e3152eSlogin     }
7520e3152eSlogin 
7620e3152eSlogin     /// @brief 检查TTY文件的读写参数是否合法
7720e3152eSlogin     #[inline]
7820e3152eSlogin     pub fn check_rw_param(&self, len: usize, buf: &[u8]) -> Result<(), SystemError> {
7920e3152eSlogin         if len > buf.len() {
8020e3152eSlogin             return Err(SystemError::EINVAL);
8120e3152eSlogin         }
8220e3152eSlogin         return Ok(());
8320e3152eSlogin     }
8420e3152eSlogin 
8520e3152eSlogin     /// @brief 向TTY的输入端口导入数据
8620e3152eSlogin     pub fn input(&self, buf: &[u8]) -> Result<usize, SystemError> {
8720e3152eSlogin         let r: Result<usize, TtyError> = self.core.input(buf, false);
8820e3152eSlogin         if r.is_ok() {
8920e3152eSlogin             return Ok(r.unwrap());
9020e3152eSlogin         }
9120e3152eSlogin 
9220e3152eSlogin         let r = r.unwrap_err();
9320e3152eSlogin         match r {
9420e3152eSlogin             TtyError::BufferFull(x) => return Ok(x),
9520e3152eSlogin             TtyError::Closed => return Err(SystemError::ENODEV),
9620e3152eSlogin             e => {
9720e3152eSlogin                 kerror!("tty error occurred while writing data to its input port, msg={e:?}");
9820e3152eSlogin                 return Err(SystemError::EBUSY);
9920e3152eSlogin             }
10020e3152eSlogin         }
10120e3152eSlogin     }
1020d48c3c9Slogin }
1030d48c3c9Slogin 
1040d48c3c9Slogin impl DeviceINode for TtyDevice {
1050d48c3c9Slogin     fn set_fs(&self, fs: alloc::sync::Weak<crate::filesystem::devfs::DevFS>) {
1060d48c3c9Slogin         *self.fs.write() = fs;
1070d48c3c9Slogin     }
1080d48c3c9Slogin }
1090d48c3c9Slogin 
1100d48c3c9Slogin impl IndexNode for TtyDevice {
11120e3152eSlogin     /// @brief 打开TTY设备
11220e3152eSlogin     ///
11320e3152eSlogin     /// @param data 文件私有信息
11420e3152eSlogin     /// @param mode 打开模式
11520e3152eSlogin     ///
11620e3152eSlogin     /// TTY设备通过mode来确定这个文件到底是stdin/stdout/stderr
11720e3152eSlogin     /// - mode的值为O_RDONLY时,表示这个文件是stdin
11820e3152eSlogin     /// - mode的值为O_WRONLY时,表示这个文件是stdout
11920e3152eSlogin     /// - mode的值为O_WRONLY | O_SYNC时,表示这个文件是stderr
120676b8ef6SMork     fn open(&self, data: &mut FilePrivateData, mode: &FileMode) -> Result<(), SystemError> {
12120e3152eSlogin         let mut p = TtyFilePrivateData::default();
12220e3152eSlogin 
12320e3152eSlogin         // 检查打开模式
12420e3152eSlogin         let accmode = mode.accmode();
12520e3152eSlogin         if accmode == FileMode::O_RDONLY.accmode() {
12620e3152eSlogin             p.flags.insert(TtyFileFlag::STDIN);
12720e3152eSlogin         } else if accmode == FileMode::O_WRONLY.accmode() {
12820e3152eSlogin             if mode.contains(FileMode::O_SYNC) {
12920e3152eSlogin                 p.flags.insert(TtyFileFlag::STDERR);
13020e3152eSlogin             } else {
13120e3152eSlogin                 p.flags.insert(TtyFileFlag::STDOUT);
13220e3152eSlogin             }
13320e3152eSlogin         } else {
13420e3152eSlogin             return Err(SystemError::EINVAL);
13520e3152eSlogin         }
13620e3152eSlogin 
13720e3152eSlogin         // 保存文件私有信息
1380d48c3c9Slogin         *data = FilePrivateData::Tty(p);
1390d48c3c9Slogin         return Ok(());
1400d48c3c9Slogin     }
1410d48c3c9Slogin 
1420d48c3c9Slogin     fn read_at(
1430d48c3c9Slogin         &self,
14420e3152eSlogin         _offset: usize,
1450d48c3c9Slogin         len: usize,
1460d48c3c9Slogin         buf: &mut [u8],
1470d48c3c9Slogin         data: &mut crate::filesystem::vfs::FilePrivateData,
148676b8ef6SMork     ) -> Result<usize, SystemError> {
1490d48c3c9Slogin         let _data: &mut TtyFilePrivateData = match self.verify_file_private_data(data) {
1500d48c3c9Slogin             Ok(t) => t,
1510d48c3c9Slogin             Err(e) => {
1520d48c3c9Slogin                 kerror!("Try to read tty device, but file private data type mismatch!");
1530d48c3c9Slogin                 return Err(e);
1540d48c3c9Slogin             }
1550d48c3c9Slogin         };
15620e3152eSlogin         self.check_rw_param(len, buf)?;
1570d48c3c9Slogin 
1580d48c3c9Slogin         // 读取stdin队列
15920e3152eSlogin         let r: Result<usize, TtyError> = self.core.read_stdin(&mut buf[0..len], true);
1600d48c3c9Slogin         if r.is_ok() {
1610d48c3c9Slogin             return Ok(r.unwrap());
1620d48c3c9Slogin         }
1630d48c3c9Slogin 
1640d48c3c9Slogin         match r.unwrap_err() {
1650d48c3c9Slogin             TtyError::EOF(n) => {
1660d48c3c9Slogin                 return Ok(n);
1670d48c3c9Slogin             }
16820e3152eSlogin 
1690d48c3c9Slogin             x => {
1700d48c3c9Slogin                 kerror!("Error occurred when reading tty, msg={x:?}");
171676b8ef6SMork                 return Err(SystemError::ECONNABORTED);
1720d48c3c9Slogin             }
1730d48c3c9Slogin         }
1740d48c3c9Slogin     }
1750d48c3c9Slogin 
1760d48c3c9Slogin     fn write_at(
1770d48c3c9Slogin         &self,
17820e3152eSlogin         _offset: usize,
1790d48c3c9Slogin         len: usize,
1800d48c3c9Slogin         buf: &[u8],
1810d48c3c9Slogin         data: &mut crate::filesystem::vfs::FilePrivateData,
182676b8ef6SMork     ) -> Result<usize, SystemError> {
1830d48c3c9Slogin         let data: &mut TtyFilePrivateData = match self.verify_file_private_data(data) {
1840d48c3c9Slogin             Ok(t) => t,
1850d48c3c9Slogin             Err(e) => {
1860d48c3c9Slogin                 kerror!("Try to write tty device, but file private data type mismatch!");
1870d48c3c9Slogin                 return Err(e);
1880d48c3c9Slogin             }
1890d48c3c9Slogin         };
1900d48c3c9Slogin 
19120e3152eSlogin         self.check_rw_param(len, buf)?;
19220e3152eSlogin 
1930d48c3c9Slogin         // 根据当前文件是stdout还是stderr,选择不同的发送方式
1940d48c3c9Slogin         let r: Result<usize, TtyError> = if data.flags.contains(TtyFileFlag::STDOUT) {
19520e3152eSlogin             self.core.stdout(&buf[0..len], true)
1960d48c3c9Slogin         } else if data.flags.contains(TtyFileFlag::STDERR) {
19720e3152eSlogin             self.core.stderr(&buf[0..len], true)
1980d48c3c9Slogin         } else {
199676b8ef6SMork             return Err(SystemError::EPERM);
2000d48c3c9Slogin         };
2010d48c3c9Slogin 
2020d48c3c9Slogin         if r.is_ok() {
20320e3152eSlogin             self.sync().expect("Failed to sync tty device!");
2040d48c3c9Slogin             return Ok(r.unwrap());
2050d48c3c9Slogin         }
2060d48c3c9Slogin 
2070d48c3c9Slogin         let r: TtyError = r.unwrap_err();
2080d48c3c9Slogin         kerror!("Error occurred when writing tty deivce. Error msg={r:?}");
209676b8ef6SMork         return Err(SystemError::EIO);
2100d48c3c9Slogin     }
2110d48c3c9Slogin 
212676b8ef6SMork     fn poll(&self) -> Result<crate::filesystem::vfs::PollStatus, SystemError> {
213*79a452ceShoumkh         return Err(SystemError::EOPNOTSUPP_OR_ENOTSUP);
2140d48c3c9Slogin     }
2150d48c3c9Slogin 
2160d48c3c9Slogin     fn fs(&self) -> Arc<dyn crate::filesystem::vfs::FileSystem> {
2170d48c3c9Slogin         return self.fs.read().upgrade().unwrap();
2180d48c3c9Slogin     }
2190d48c3c9Slogin 
2200d48c3c9Slogin     fn as_any_ref(&self) -> &dyn core::any::Any {
2210d48c3c9Slogin         self
2220d48c3c9Slogin     }
2230d48c3c9Slogin 
224676b8ef6SMork     fn list(&self) -> Result<alloc::vec::Vec<alloc::string::String>, SystemError> {
225*79a452ceShoumkh         return Err(SystemError::EOPNOTSUPP_OR_ENOTSUP);
2260d48c3c9Slogin     }
22720e3152eSlogin 
22820e3152eSlogin     fn metadata(&self) -> Result<Metadata, SystemError> {
22920e3152eSlogin         return Ok(self.private_data.read().metadata.clone());
23020e3152eSlogin     }
23120e3152eSlogin 
23220e3152eSlogin     fn close(&self, _data: &mut FilePrivateData) -> Result<(), SystemError> {
23320e3152eSlogin         return Ok(());
23420e3152eSlogin     }
23520e3152eSlogin 
23620e3152eSlogin     fn sync(&self) -> Result<(), SystemError> {
23720e3152eSlogin         // TODO: 引入IO重定向后,需要将输出重定向到对应的设备。
23820e3152eSlogin         // 目前只是简单的输出到屏幕(为了实现的简便)
23920e3152eSlogin 
24020e3152eSlogin         loop {
24120e3152eSlogin             let mut buf = [0u8; 512];
242d7b31a96SGou Ngai             let r: Result<usize, TtyError> = self.core.output(&mut buf[0..511], false);
24320e3152eSlogin             let len;
24420e3152eSlogin             match r {
24520e3152eSlogin                 Ok(x) => {
24620e3152eSlogin                     len = x;
24720e3152eSlogin                 }
24820e3152eSlogin                 Err(TtyError::EOF(x)) | Err(TtyError::BufferEmpty(x)) => {
24920e3152eSlogin                     len = x;
25020e3152eSlogin                 }
25120e3152eSlogin                 _ => return Err(SystemError::EIO),
25220e3152eSlogin             }
25320e3152eSlogin 
25420e3152eSlogin             if len == 0 {
25520e3152eSlogin                 break;
25620e3152eSlogin             }
25720e3152eSlogin             // 输出到屏幕
258d7b31a96SGou Ngai             unsafe {
259d7b31a96SGou Ngai                 for x in buf {
260d7b31a96SGou Ngai                     textui_putchar(x as u16, WHITE, BLACK);
261d7b31a96SGou Ngai                 }
262d7b31a96SGou Ngai             }
26320e3152eSlogin         }
26420e3152eSlogin         return Ok(());
26520e3152eSlogin     }
26620e3152eSlogin }
26720e3152eSlogin 
26820e3152eSlogin impl TtyDevicePrivateData {
26920e3152eSlogin     pub fn new(name: &str) -> RwLock<Self> {
27020e3152eSlogin         let mut metadata = Metadata::new(FileType::CharDevice, 0o755);
27120e3152eSlogin         metadata.size = TtyCore::STDIN_BUF_SIZE as i64;
27220e3152eSlogin         return RwLock::new(TtyDevicePrivateData {
27320e3152eSlogin             name: name.to_string(),
27420e3152eSlogin             metadata,
27520e3152eSlogin         });
27620e3152eSlogin     }
27720e3152eSlogin }
27820e3152eSlogin 
27920e3152eSlogin /// @brief 导出到C的tty初始化函数
28020e3152eSlogin #[no_mangle]
28120e3152eSlogin pub extern "C" fn rs_tty_init() -> i32 {
28220e3152eSlogin     let r = tty_init();
28320e3152eSlogin     if r.is_ok() {
28420e3152eSlogin         return 0;
28520e3152eSlogin     } else {
28620e3152eSlogin         return r.unwrap_err().to_posix_errno();
28720e3152eSlogin     }
28820e3152eSlogin }
28920e3152eSlogin 
29020e3152eSlogin /// @brief 初始化TTY设备
29120e3152eSlogin pub fn tty_init() -> Result<(), SystemError> {
29220e3152eSlogin     let tty: Arc<TtyDevice> = TtyDevice::new("tty0");
29320e3152eSlogin     let devfs_root_inode = ROOT_INODE().lookup("/dev");
29420e3152eSlogin     if devfs_root_inode.is_err() {
29520e3152eSlogin         return Err(devfs_root_inode.unwrap_err());
29620e3152eSlogin     }
29720e3152eSlogin     // 当前关闭键盘输入回显
29820e3152eSlogin     // TODO: 完善Termios之后, 改为默认开启键盘输入回显.
29920e3152eSlogin     tty.core.disable_echo();
30020e3152eSlogin     let guard = TTY_DEVICES.upgradeable_read();
30120e3152eSlogin 
30220e3152eSlogin     // 如果已经存在了这个设备
30320e3152eSlogin     if guard.contains_key("tty0") {
30420e3152eSlogin         return Err(SystemError::EEXIST);
30520e3152eSlogin     }
30620e3152eSlogin 
30720e3152eSlogin     let mut guard = guard.upgrade();
30820e3152eSlogin 
30920e3152eSlogin     guard.insert("tty0".to_string(), tty.clone());
31020e3152eSlogin 
31120e3152eSlogin     drop(guard);
31220e3152eSlogin 
31320e3152eSlogin     let r = devfs_register(&tty.name(), tty);
31420e3152eSlogin     if r.is_err() {
31520e3152eSlogin         return Err(devfs_root_inode.unwrap_err());
31620e3152eSlogin     }
31720e3152eSlogin 
31820e3152eSlogin     return Ok(());
3190d48c3c9Slogin }
320