tiny4412 串口驱动分析一 --- u-boot中的串口驱动

作者：彭东林

邮箱：pengdonglin137@163.com

 

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 
, also do 
 */
         if (c == '
')
                   serial_putc('
');
}

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