Linux UART接口调试技巧

在嵌入式项目中，UART接口的使用频率很高，多种模块(2G通信模组、蓝牙模块，等等)都会通过UART接口与主控MCU相连。本文将梳理UART接口调试流程，为调试工作提供参考，解决调试过程中可能遇到的问题，快速完成UART接口调试，实现模块功能。

配置驱动选项

首先查看原理图确认串口号，比如UART1，同时查看该串口引脚是否有复用功能，比如用作SD卡接口。如果有复用，需要在内核配置中取消复用功能的选项。然后选中串口功能，大致的路径为

Device Drivers > Character devices > Serial drivers

不同厂家提供的BSP有细微差别，具体路径视情况而定。在内核根目录输入make menuconfig打开内核配置界面，选中UART1。以nuc970 为例，配置如下：

$ make menuconfig

产生UART设备节点

编译运行内核，如果UART1驱动加载成功会在/dev目录下产生相应UART设备节点。以高通mdm9x07为例：

系统启动之后在/dev下有两个ttyHSL设备节点：ttyHSL0、ttyHSL1。

$ cat /proc/tty/driver/msm_serial_hsl

输入该命令可以显示设备节点详细信息，其中通过地址（0x078B3000）与data sheet对比即可确认UART1对应的设备节点为/dev/ttyHSL1。
同时通过who命令可查看当前终端tty信息。

$ who
root ttyHSL0 00:00 Jan 6 00:02:00

发现/dev/ttyHSL0为调试串口。
如果UART设备节点未产生，可在其相应驱动程序xx_probe函数中添加打印，查看xx_probe函数是否被调用，进一步查找原因。

软件回环测试

如果成功产生了UART设备节点，可通过软件回环测试确认UART驱动程序功能是否正常。测试步骤：

进入loopback文件所在目录：

$ cd /sys/kernel/debug/msm_serial_hsl

将loopback.1值设置为1，打开UART1回环测试。

$ echo 1 > loopback.1

回环测试程序代码：

#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include

int set_opt(int fd,int nSpeed, int nBits, char nEvent, int nStop)
{
    struct termios newtio,oldtio;
    if( tcgetattr( fd,&oldtio)  !=  0) {
        perror("tcgetattr error");
        return -1;
    }
    bzero( &newtio, sizeof( newtio ) );
    newtio.c_cflag  |=  CLOCAL | CREAD; 
    newtio.c_cflag &= ~CSIZE; 

    switch( nBits )
    {
        case 7:
            newtio.c_cflag |= CS7;
            break;
        case 8:
            newtio.c_cflag |= CS8;
            break;
    }

    switch( nEvent )
    {
        case 'O':
            newtio.c_cflag |= PARENB; 
            newtio.c_cflag |= PARODD;  
            newtio.c_iflag |= (INPCK | ISTRIP); 
            break;
        case 'E':
            newtio.c_iflag |= (INPCK | ISTRIP);
            newtio.c_cflag |= PARENB;
            newtio.c_cflag &= ~PARODD;
            break;
        case 'N': 
            newtio.c_cflag &= ~PARENB;
            break;
    }

    switch( nSpeed )
    {
        case 2400:
            cfsetispeed(&newtio, B2400);
            cfsetospeed(&newtio, B2400);
            break;
        case 4800:
            cfsetispeed(&newtio, B4800);
            cfsetospeed(&newtio, B4800);
            break;
        case 9600:
            cfsetispeed(&newtio, B9600);
            cfsetospeed(&newtio, B9600);
            break;
        case 115200:
            cfsetispeed(&newtio, B115200);
            cfsetospeed(&newtio, B115200);
            break;
        case 460800:
            cfsetispeed(&newtio, B460800);
            cfsetospeed(&newtio, B460800);
            break;
        default:
            cfsetispeed(&newtio, B9600);
            cfsetospeed(&newtio, B9600);
            break;
    }

    if( nStop == 1){
        newtio.c_cflag &=  ~CSTOPB; 
    }else if ( nStop == 2 ){
        newtio.c_cflag |=  CSTOPB;
    } 
    newtio.c_cc[VTIME]  = 0;
    newtio.c_cc[VMIN] = 0;
    tcflush(fd,TCIFLUSH); 
    if((tcsetattr(fd,TCSANOW,&newtio))!=0)
    {
        perror("set error");
        return -1;
    }
    return 0;
}

int main(int argc,char *argv[])
{
    int fd,ret_set,ret_read,ret;
    char buf_read[100];
    char tty[20]="/dev/";
    if(4 == argc)
    {
        strcat(tty,argv[1]);
        fd = open(tty, O_RDWR);
        if(fd == -1)
        {
            printf("Open %s failed! Exit!\n",tty);
            exit(1);
        }
        printf("open %s successfully!\n",tty);

        ret_set = set_opt(fd, atoi(argv[2]), 8, 'N', 1);
        if (ret_set == -1)
        {
            printf("Set %s failed! Exit!\n",tty);
            exit(1);
        }
        printf("Set %s successfully!\n",tty);
        printf("Baud rate: %s\n",argv[2]);  
        printf("Data: %s\n",argv[3]);       
        while (1)
        { 
            memset(buf_read, 0, sizeof(buf_read));
            ret = write(fd, argv[3], 100);
            if( ret > 0){
                printf("Write data: %s\n",argv[3]);
            }else{
                printf("Write data failed! Exit!\n");
                exit(1);
            }
            ret_read = read(fd, buf_read, 100);
            if(ret_read > 0){
                printf("Read data: %s\n\n", buf_read);
            }
            sleep(3);
        }
            close(fd);
    }else{
        printf("Usage: uart [tty node] [baud rate] [data]\n");
        printf("       Sample: uart ttyHSL1 115200 test\n");
    }
 return 0;
}

测试程序github地址：https://github.com/IOT-er/uart

交叉编译得到执行文件uart：

$ arm-linux-gcc -g uart.c -o uart

运行uart进行回环测试：

可以看到UART1成功收到了发送的 hello字符。

管脚信号测试

软件回环测试通过之后，将UART1的RX、TX管脚短接，关闭软件回环，使用uart程序进行自收发测试。
关闭软件回环：

$ echo 0 > loopback.1

此时有可能出现的问题是TX管脚无信号输出，确认硬件线路无误后最可能的原因是TX管脚被其他功能占用。
如果管脚信号测试通过，则串口功能基本调试成功。此方法的优点是无需上位机串口助手的配合，在串口模块到位之前提前完成接口调试工作。