tiny4412 串口驱动分析一 --- u-boot中的串口驱动
作者：彭东林
开发板：tiny4412ADK+S700 4GB Flash
主机：Wind7 64位
虚拟机：Vmware+Ubuntu12_04
u-boot：U-Boot 2010.12
Linux内核版本：linux-3.0.31
Android版本：android-4.1.2
我们以tiny4412为例分析串口驱动，下面我们从u-boot开始分析，然后再分析到Linux。
串口初始化
关于这部分代码流程参考件：tiny4412 u-boot 启动.pdf，这里主要分析函数：uart_asm_init
在初始化串口驱动之前已经进行了系统时钟以及内存的初始化。下面的代码取自board/samsung/tiny4412/lowlevel_init.S：
lowlevel_init: …… /* init system clock */ bl system_clock_init /* Memory initialize */ bl mem_ctrl_asm_init /* init uart for debug */ bl uart_asm_init
通过函数system_clock_init，得到如下结果：
APLL = 1400MHz, MPLL = 800MHz
通过函数uart_asm_init，将uart的波特率设置为了115200bps，下面是uart_asm_init的实现：
/* * uart_asm_init: Initialize UART in asm mode, 115200bps fixed. * void uart_asm_init(void) */ .globl uart_asm_init uart_asm_init: /* set GPIO to enable UART */ @ GPIO setting for UART for UART0/1/2/3 ldr r0, =0x11400000 ldr r1, =0x22222222 str r1, [r0] ldr r0, =0x11400020 ldr r1, =0x222222 str r1, [r0] // tiny4412有4组uart// 设置uart0~4的时钟源为SCLKMPLL_USER_T，为800MHz ldr r0, =S5PV310_CLOCK_BASE ldr r1, =CLK_SRC_PERIL0_VAL ldr r2, =CLK_SRC_PERIL0_OFFSET str r1, [r0, r2] // 设置uart的分频系数为7，经计算得到SCLK UART=800M/(7+1)=100M ldr r1, =CLK_DIV_PERIL0_VAL ldr r2, =CLK_DIV_PERIL0_OFFSET str r1, [r0, r2] // 在tiny4412.h中定义了CONFIG_SERIAL0，即使用uart0作为默认的串口输出，所以S5PV310_UART_CONSOLE_BASE的值就是uart0控制器的基地址，为0x13800000，设置这个寄存的目的是启动并设置uart的FIFO功能，结果：启动uart0的FIFO功能，uart0的Rx FIFO Trigger Level是64B，Tx FIFO Trigger Level是32B ldr r0, =S5PV310_UART_CONSOLE_BASE ldr r1, =0x111 str r1, [r0, #UFCON_OFFSET] // 设置uart0发送或者接受数据包每帧大小，这里设置为了8bit，1bit停止位，无奇偶校验，normal mode（除此之外还有一种叫做info-red的模式，用于红外发送和接受） mov r1, #0x3 str r1, [r0, #ULCON_OFFSET] // 设置uart0的读取接收缓冲区和写输出缓冲区的方式为中断或者轮询(除此之外还有DMA方式等)；中断触发类型为电平触发 ldr r1, =0x3c5 str r1, [r0, #UCON_OFFSET] /* SCLK_UART0=100MHz, 波特率设置为115200 * 寄存器的值如下计算: * DIV_VAL = 100,000,000 / (115200 * 16) - 1 = 53.25 * UBRDIVn0 = 整数部分 = 53 * UFRACVAL0 = 小数部分 x 16 = 0.25 * 16 = 4 */ ldr r1, =UART_UBRDIV_VAL // 0x35 str r1, [r0, #UBRDIV_OFFSET] ldr r1, =UART_UDIVSLOT_VAL // 0x4 str r1, [r0, #UDIVSLOT_OFFSET] // UTXH_OFFSET是输出缓冲区，这里是向uart0上打印 ‘O’ ldr r1, =0x4f4f4f4f str r1, [r0, #UTXH_OFFSET] @'O' mov pc, lr
上面完成了串口底层的初始化，接下来就可以使用了。下面以printf为例分析
u-boot中printf的实现
下面是u-boot中printf的源码
common/console.c：
int printf(const char *fmt, ...) { va_list args; uint i; char printbuffer[CONFIG_SYS_PBSIZE]; // CONFIG_SYS_PBSIZE的值是256 va_start(args, fmt); /* For this to work, printbuffer must be larger than * anything we ever want to print. */ i = vsprintf(printbuffer, fmt, args); // 将要打印的内容写到printbuffer中 va_end(args); /* Print the string */ puts(printbuffer); // 将printbuffer中的内容从串口输出 return i; } void puts(const char *s) { if (gd->flags & GD_FLG_DEVINIT) { /* Send to the standard output */ fputs(stdout, s); } else { /* Send directly to the handler */ serial_puts(s); } }
common/serial.c：
void serial_puts (const char *s) { if (!(gd->flags & GD_FLG_RELOC) || !serial_current) { struct serial_device *dev = default_serial_console (); dev->puts (s); return; } serial_current->puts (s); }
struct serial_device *default_serial_console(void) __attribute__((weak, alias("__default_serial_console")));
上面的意思是如果没有定义default_serial_console，那么就使用__default_serial_console
struct serial_device *__default_serial_console (void) { …… #if defined(CONFIG_SERIAL0) return &s5p_serial0_device; #elif defined(CONFIG_SERIAL1) return &s5p_serial1_device; #elif defined(CONFIG_SERIAL2) return &s5p_serial2_device; #elif defined(CONFIG_SERIAL3) return &s5p_serial3_device; #else #error "CONFIG_SERIAL? missing." #endif …… }
由于我们使用的是uart0作为调试串口，并且定义了宏CONFIG_SERIAL0，所以__default_serial_console的返回值就是s5p_serial0_device的地址，下面我们看一下s5p_serial0_device
drivers/serial/serial_s5p.c：
#define DECLARE_S5P_SERIAL_FUNCTIONS(port) \ int s5p_serial##port##_init(void) { return serial_init_dev(port); } \ void s5p_serial##port##_setbrg(void) { serial_setbrg_dev(port); } \ int s5p_serial##port##_getc(void) { return serial_getc_dev(port); } \ int s5p_serial##port##_tstc(void) { return serial_tstc_dev(port); } \ void s5p_serial##port##_putc(const char c) { serial_putc_dev(c, port); } \ void s5p_serial##port##_puts(const char *s) { serial_puts_dev(s, port); } #define INIT_S5P_SERIAL_STRUCTURE(port, name, bus) { \ name, \ bus, \ s5p_serial##port##_init, \ NULL, \ s5p_serial##port##_setbrg, \ s5p_serial##port##_getc, \ s5p_serial##port##_tstc, \ s5p_serial##port##_putc, \ s5p_serial##port##_puts, } DECLARE_S5P_SERIAL_FUNCTIONS(0); struct serial_device s5p_serial0_device = INIT_S5P_SERIAL_STRUCTURE(0, "s5pser0", "S5PUART0");
综上，这里s5p_serial0_device的定义如下：
int s5p_serial0_init(void) { return serial_init_dev(0); } void s5p_serial0_setbrg(void) { serial_setbrg_dev(0); } int s5p_serial0_getc(void) { return serial_getc_dev(0); } int s5p_serial0_tstc(void) { return serial_tstc_dev(0); } void s5p_serial0_putc(const char c) { serial_putc_dev(c, 0); } void s5p_serial0_puts(const char *s) { serial_puts_dev(s, 0); } struct serial_device s5p_serial0_device = { "s5pser0", "S5PUART0", s5p_serial0_init, NULL, s5p_serial0_setbrg, s5p_serial0_getc, s5p_serial0_tstc, s5p_serial0_putc, s5p_serial0_puts, };
然后我们看一下它的puts函数指针：s5p_serial0_puts
void s5p_serial0_puts(const char *s) { serial_puts_dev(s, 0); }
然后分析serial_puts_dev(s, 0)
drivers/serial/serial_s5p.c:
void serial_puts_dev(const char *s, const int dev_index) { while (*s) serial_putc_dev(*s++, dev_index); } /* * Output a single byte to the serial port. */ void serial_putc_dev(const char c, const int dev_index) { // 获得uart0的控制器基地址 struct s5p_uart *const uart = s5p_get_base_uart(dev_index); // 读取发送状态寄存器，看是否有空余空间 /* wait for room in the tx FIFO */ while (!(readl(&uart->utrstat) & 0x2)) { if (serial_err_check(dev_index, 1)) return; } // 将c中存放的字符写到发送缓冲区 writeb(c, &uart->utxh); /* If \n, also do \r */ if (c == '\n') serial_putc('\r'); }
下面是s5p_get_base_uart的实现
static inline struct s5p_uart *s5p_get_base_uart(int dev_index) { u32 offset = dev_index * sizeof(struct s5p_uart); return (struct s5p_uart *)samsung_get_base_uart(); // 获得uart0控制器的基地址 }
include/asm/arch-exynos/cpu.h：
#define SAMSUNG_BASE(device, base) \ static inline unsigned int samsung_get_base_##device(void) \ { \ return S5PV310_##base; \ }
SAMSUNG_BASE(uart, UART_CONSOLE_BASE) #define S5PV310_UART_CONSOLE_BASE (S5PV310_UART_BASE + S5PV310_UART0_OFFSET)
同理可以分析其他使用向串口读取或者写入数据的函数