tiny4412 串口驱动分析一 --- u-boot中的串口驱动
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