标签: 基于i.mx27处理器串口扩展设计详解

3. 编写驱动程序 drivers/serial/8250.c 就是8250兼容芯片的驱动程序，只需要根据硬件特性，修改该文件即可   1. 在读取和设置寄存器的时候，根据串口编号来控制GPIO_CS4的输出，根据CPLD中预设的逻辑，当GPIO_CS4输出高电平的时候，片选选中串口1，输出低电平的时候，片选选中串口2，所以我们做出如下修改 static unsigned int serial_in(struct uart_8250_port *up, int offset) {         unsigned int tmp;         unsigned long flags;         unsigned int ret;         int locked = spin_trylock_irqsave(up-port.lock, flags);         offset = map_8250_in_reg(up, offset) up-port.regshift;           #if 1           if (up-port.line = 1) {                 mxc_set_gpio_dataout(MX27_PIN_SSI1_CLK, (up-port.line == 0) ? 0 : 1);         } else {                 printk(KERN_ERR "sc16c652 has just 2 port but line index is %d\n", up-port.line);                 if (locked) {                         spin_unlock_irqrestore(up-port.lock, flags);                 }                 return -EINVAL;         } #endif          }       static void serial_out(struct uart_8250_port *up, int offset, int value) {         /* Save the offset before it's remapped */         int save_offset = offset;         unsigned long flags;         int locked = spin_trylock_irqsave(up-port.lock, flags);         offset = map_8250_out_reg(up, offset) up-port.regshift;           #if 1           if (up-port.line = 1) {                 mxc_set_gpio_dataout(MX27_PIN_SSI1_CLK, up-port.line);     } else {                 printk(KERN_ERR "sc16c652 has just 2 port but line index is %d\n", up-port.line);                 if (locked) {                         spin_unlock_irqrestore(up-port.lock, flags);                 }                 return;         } #endif        } 在模块初始化函数中，最好在复位一下芯片 static int __init serial8250_init(void) {     mxc_set_gpio_dataout(MX27_PIN_SSI1_CLK, 0);     mxc_set_gpio_dataout(MX27_PIN_SSI1_FS, 1);     udelay(100);     mxc_set_gpio_dataout(MX27_PIN_SSI1_FS, 0); } 这样就完成了sc16c552的串口驱动，驱动加载成功后的设备文件名是 /dev/ttyS0 和 /dev/ttyS1，也可以通过修改udev的规则文件来修改设备文件名   驱动加载成功后，打印的调试信息如下 Serial: 8250/16550 driver $Revision: 1.1.1.1 $ 2 ports, IRQ sharing disabled serial8250.0: ttyS0 at MMIO 0xd4000000 (irq = 150) is a ST16650V2 serial8250.0: ttyS1 at MMIO 0xd4000010 (irq = 149) is a ST16650V2 驱动侦测出来的设备类型是 ST16650V2，这个芯片和SC16C552是一样的   关于如何来调试 ：    进入控制台后，使用cat /proc/tty/driver/serial("serial"是8250默认的平台驱动名)，看看IO地址，中断是否设置正常，如果有错就继续改改相关位置的代码即可。 　结束语 串口扩展在很多嵌入式处理器上都可以实现，在工业上使用串口需要大数据量，长时间的串口通信，不丢数据。 文章版权属于成都莱得科技有限责任公司所有，转载请注明出处。 网址：www.nidetech.com,联系电话：18080873876，技术交流QQ： 1460879610    

硬件设计清楚后，然后，我们来设计软件部分，首先需要在板级初始化文件 arch/arm/mach-mx27/mx27mdk27v0.c中，做如下初始化 1. 根据硬件设计来分配串口的资源数据   /*!  * The serial port definition structure. The fields contain:  * {UART, CLK, PORT, IRQ, FLAGS}  */ static struct plat_serial8250_port serial_platform_data[] = {     {      .membase = (void __iomem *)(CS4_BASE_ADDR_VIRT), // 驱动中必须用内核虚拟地址来访问寄存器      .mapbase = (unsigned long)(CS4_BASE_ADDR), // 寄存器实际的物理地址      .irq = IOMUX_TO_IRQ(MX27_PIN_SSI1_TXDAT), // 获得该GPIO引脚所对应的中断编号，mx27的每个GPIO口都可以配置为中断模式      .uartclk = 14745600,   // 根据实际外接的晶振来设置      .regshift = 1, // 根据硬件设计和WEIM口数据总线位数来决定      .iotype = UPIO_MEM, // 按字节方式读写寄存器      .flags = UPF_BOOT_AUTOCONF | UPF_SKIP_TEST,      /*.pm = serial_platform_pm, */      },      {      .membase = (void __iomem *)(CS4_BASE_ADDR_VIRT + 0x10),      .mapbase = (unsigned long)(CS4_BASE_ADDR + 0x10),      .irq = IOMUX_TO_IRQ(MX27_PIN_SSI1_RXDAT),      .uartclk = 14745600,      .regshift = 1,      .iotype = UPIO_MEM,      .flags = UPF_BOOT_AUTOCONF | UPF_SKIP_TEST,      /*.pm = serial_platform_pm, */      },     {}, };   /*!  * REVISIT: document me  */ static struct platform_device serial_device = {     .name = "serial8250",     .id = 0,     .dev = {         .platform_data = serial_platform_data,         }, }; 2. 初始化相关各个引脚的功能和初始化状态，复位串口芯片，添加和注册一个平台驱动设备 static int __init mxc_init_extuart(void) {     int ret = 0; // 将MX27_PIN_SSI1_FS 做GPIO用，做串口复位引脚     ret = gpio_request_mux(MX27_PIN_SSI1_FS, GPIO_MUX_GPIO);      if (ret) {         printk(KERN_ERR "Request MUX SSI1_FS failed.\n");     }     // 设置为输出     mxc_set_gpio_direction(MX27_PIN_SSI1_FS, 0);     // 给串口芯片一个复位信号，重新复位芯片     mxc_set_gpio_dataout(MX27_PIN_SSI1_FS, 1);      udelay(1000);     mxc_set_gpio_dataout(MX27_PIN_SSI1_FS, 0); // 将    MX27_PIN_SSI1_TXDAT 做串口1的接收中断引脚     ret = gpio_request_mux(MX27_PIN_SSI1_TXDAT, GPIO_MUX_GPIO);      if (ret) {         printk(KERN_ERR "Request MUX SSI1_TXDAT failed.\n");     }     // 设置为输入     mxc_set_gpio_direction(MX27_PIN_SSI1_TXDAT, 1);     // 禁止上拉     gpio_set_puen(MX27_PIN_SSI1_TXDAT, 0);     set_irq_type(IOMUX_TO_IRQ(MX27_PIN_SSI1_TXDAT), IRQT_RISING); // 将    MX27_PIN_SSI1_CLK 做片选输出引脚也就是原理图上的GPIO_CS4     ret = gpio_request_mux(MX27_PIN_SSI1_CLK, GPIO_MUX_GPIO);     if (ret) {         printk(KERN_ERR "Request MUX SSI1_CLK failed.\n");     } // 设置为输出     mxc_set_gpio_direction(MX27_PIN_SSI1_CLK, 0);     mxc_set_gpio_dataout(MX27_PIN_SSI1_CLK, 1); // 将    MX27_PIN_SSI1_RXDAT 做串口2的接收中断引脚     ret = gpio_request_mux(MX27_PIN_SSI1_RXDAT, GPIO_MUX_GPIO);      if (ret) {         printk(KERN_ERR "Request MUX SSI1_RXDAT failed.\n");     } // 做输入用     mxc_set_gpio_direction(MX27_PIN_SSI1_RXDAT, 1);     gpio_set_puen(MX27_PIN_SSI1_RXDAT, 0);     set_irq_type(IOMUX_TO_IRQ(MX27_PIN_SSI1_RXDAT), IRQT_RISING); // 注册平台设备     ret = platform_device_register(serial_device);     if (ret 0) {         pr_info("Error: register external uart failure\n");     }     return ret; } }  

              基于i.MX27处理器串口扩展设计详解 摘要 :介绍在i.MX27芯片上利用16C652芯片来扩展串口的方案,详细阐述i.MX27芯片与16C652芯片之间的接口设计、CPLD设计、驱动设计。 关键词 : i.MX27; 16C652; 串口扩展; ARM9嵌入式系统；工业控制。 　引　言 在工业控制中需要的大量的现场控制总线，如CAN,Profibus,MODBUS,RS485/RS422,RS232.同时在工业控制，仪器仪表，医疗器械等非消费类领域，嵌入式处理器占到绝大部分，而作为控制中枢的嵌入式处理器串口往往只有三、四个,为了实现对多个外设的控制,需要对串口进行扩展。ARM芯片是目前在嵌入式系统中应用得最多的一种处理器内核，可运行linux、WINCE、VxWORKS等操作系统，拥有包括LCD、串口、网络通讯、存储芯片等大量外围接口。开发板平台使用成都莱得的FlexG1工控板. 注：本文章只介绍扩展2个串口的设计，需要扩展4个串口选用 16C654即可，如果需要增加更多的串口，增加16C654即可增加UART扩展个数，设计思路完全相同。 　硬件设计 图1　串口扩展硬件图   在图1中,电路图由4部分组成：i.MX27处理器、CPLD、16C652、DB9连接器。其中i.MX27处理器和DB9连接器没有在图中画出来。片选选用i.MX27的CS4，起始地址为：0xD400 0000 ，地址信号A0，A1，A2决定了16C652不同的寄存器。 　CPLD设计 CPLD实现如下几个功能：电平转换：由于i.MX27的WEIM总线为1.8V，需要CPLD实现1.8V-3.0V的电平转换；UART片选、读写信号：16C652的两个串口的片选信号由CS4_B和GPIO_CS4产生。GPIO_CS4为0,以及CS4_B为0，UART_CS**选有效；GPIO_CS4为1,以及CS4_B为0，UART_CSB片选有效； 详细CPLD代码如下： library ieee; use ieee.std_logic_1164.all;   entity UART is     port(          A:in std_logic_vector(0 to 2);          UART_A:out std_logic_vector(0 to 2);          D:inout std_logic_vector(0 to 7);          UART_D:inout std_logic_vector(0 to 7);                   GPIO_CS4:in std_logic;          CS4_B:in std_logic;          OE_B:in std_logic;          RW_B:in std_logic;                   UART_CSA_B:out std_logic;          UART_CSB_B:out std_logic;          UART_OE_B:out std_logic;          UART_RW_B:out std_logic          );   end;   architecture control of UART is   begin   -- Chip Select Outputs       UART_CSA_B = '0' when (CS4_B = '0' and GPIO_CS4 = '0') else '1';     UART_CSB_B = '0' when (CS4_B = '0' and GPIO_CS4 = '1') else '1'; -- level shift         UART_A=A;       UART_OE_B = '0' when (OE_B = '0' and (UART_CSA = '0' or UART_CSB = '0')) else '1';    UART_RW_B = '0' when (RW_B = '0' and (UART_CSA = '0' or UART_CSB = '0')) else '1';   process(D,UART_D,UART_OE_B,UART_RW_B,UART_OE_B)   begin     if (UART_OE_B = '0') and (UART_RW_B = '1') then        D =  UART_D;     elsif (UART_OE_B = '1') and (UART_RW_B = '0') then        UART_D = D;         else           D="ZZZZZZZZ";     end if;      end process;    end control; 　软件的设计     sc16c652 是一款集成了2路标准异步串行收发器的串口扩展芯片，也就是通常所说的8250兼容串口。它的操作方法和寄存器功能与8250完全兼容，因此我们可以用基于linux内经典的8250驱动来驱动sc16c652，只需要根据硬件的设计，稍微修改一下标准的8250驱动，下面我们就在8250驱动的基础上根据硬件的设计来实现sc16c652的驱动程序       首先来看看硬件上是如何来实现双串口的收发流程的。根据cpld程序的逻辑，当驱动访问 0xD400_0000----0xD5FF_FFFF 这32M地址空间的时候，CS4_B引脚会自动变为低电平。然后可以通过控制GPIO_CS4来选择串口号，当GPIO_CS4为高电平的时候，CPLD的输出为低的时候UART_CSB_B为低，选中串口A，当GPIO_CS4为低电平的时候，CPLD输出UART_CSA_B为低，选择串口B，这样就实现了串口号的逻辑选择，然后数据接收采用中断方式，我们硬件设计如下 MX27_PIN_SSI1_FS:      gpio 输出 做串口芯片的复位引脚，下降沿复位100us MX27_PIN_SSI1_TXDAT ：  gpio 输入 禁止上拉 上升沿触发 串口1的接收中断引脚 MX27_PIN_SSI1_RXDAT ：  gpio 输入 禁止上拉 上升沿触发 串口2的接收中断引脚 由以下两个引脚来决定选中那个串口号 MX27_PIN_SSI1_CLK ：   gpio 输出也就是GPIO_CS4 可以用来选择串口号 CS4_B ： 输出，当我们0xD400_0000----0xD5FF_FFFF这段地址的时候,始终保持为低电平