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嵌入式系统中串口驱动概述

工程师
2008-04-29 15:16:50     打赏
串口驱动概述
1. 启动顺序
在usrConfig.c 中,usrInit()调用sysHwInit(), 对系统硬件进行基本的初始化,使其处于安静状态。sysHwInit()[在sysLib.c 中]调用sysSerial.c 中的sysSerialHwInit()对BSP 串行器件
进行初始化,使其处于静态;sysSerialHwInit()再通过xxDevInit()复位串行通道。
在usrInit()函数的最后,产生根任务usrRoot()。usrRoot()调用sysClkConnect()。sysHwInit2()
主要安装系统中断, 它调用sysSerialHwInit2() 连接串行中断。如果定义了INCLUDE_TTY_DEV,而没有定义INCLUDE_TYCODRV_5_2,在usrRoot()任务中调用 ttyDrv()来初始化串行设备驱动,并通过ttyDevCreate()函数创建串行设备。
串行驱动是在VxWorks系统开始过程中被初始化的。
2. 编码步骤
(1)初始化
①定义系统可支持的串行通道数。
②初始化驱动的设备描述
③写设备初始化代码
(2)写入口程序
(3)写中断服务程序管理中断
(4)使用模板wind/target/src/drv/ssio/templateSio.c
3.详细步骤介绍
(1)定义系统可支持的串行通道数。
在config.h 中定义串口通道数NUM_TTY。
(2)初始化驱动的设备描述
TEMPLATE_CHAN 例子如下所示:
typedef struct
{
/* SIO_CHAN *MUST* be first */
SIO_CHAN sio; /* standard SIO_CHAN element */
UINT32 ioBase;
UINT32 vecBase;
UINT32 intLevel;
/* callbacks */
STATUS (*getTxChar) (void *, char *);
void (*putRcvChar) (void *, char);
void (*errorRtn) (void *, int, void *, int);
void * getTxArg;
void * putRcvArg;
2
void * errorArg;
/* misc */
int intConnect; /* intConnect done flag */
int baudFreq; /* current baud rate */
int mode; /* current mode (interrupt or poll) */
int clkFreq; /* input clock frequency */
uint_t options; /* Hardware options */
int scanMode; /* keyboard mapping mode */
} TEMPLATE_CHAN;
在XX_DRV 结构中每一个通道有一个XX_CHAN 结构。
在上面的例子中,TEMPLATE_CHAN 中的SIO_CHAN 必须被第一个定义!
SIO_CHAN 指向SIO_DRV_FUNCS, SIO_DRV_FUNCS 结构提供驱动的入口函数。
SIO_DRV_FUNCS 定义在wind/target/h/sioLib.h 中。如下:
struct sio_drv_funcs /* driver functions */
{
int (*ioctl)
(
SIO_CHAN * pSioChan,
int cmd,
void * arg
);
int (*txStartup)
(
SIO_CHAN * pSioChan
);
int (*callbackInstall)
(
SIO_CHAN * pSioChan,
int callbackType,
STATUS (*callback)(void *, ...),
void * callbackArg
);
int (*pollInput)
(
SIO_CHAN * pSioChan,
char * inChar
);
int (*pollOutput)
3
(
SIO_CHAN * pSioChan,
char outChar
);
};
xxIoctl(): 支持设备特定的ioctl 命令
xxTxStartup(): 初始化一个传输循环(transmit cycle)
xxCallBackInstall(): 安装到高层协议的入口(I/O system,target agent(目标代理),等等)
xxPollInput() : 轮巡模式输入
xxPollOutPut() : 轮巡模式输出
a.启动发送循环
因为串口发送数据时需要启动,xxTxStartup()就是用来启动串口数据发送,当发送成功后会触发串口中断,中断根据缓存中是否还有数据来决定是否继续发送,当缓存清空后串口将恢复初始状态,并等待下一次传送的启动。
b.驱动回调安装程序
回调用于层间协作,上层将本层函数安装在下层,这个函数就是回调,而下层在一定条件下触发回调,例如作为一个驱动,是一个底层,他在收到一个数据时,除了完成本层的处理工作外,还将进行回调,将这个数据交给上层应用层来做进一步处理,这在分层的数据通信中很普遍。
int xxCallbackInstall (pSioChan,callbackType, callback, callbackArg)
pSioChan: 指向SIO_CHAN结构的指针
callbackTyp:SIO_CALLBACK_GET_TX_CHAR or SIO_CALLBACK_PUT_RCV_CHAR
callback: 指向回调函数的指针
callbackArg:传给回调函数的参数
/**************************************************************************
*
* templateCallbackInstall - install ISR callbacks to get/put chars
*
* This driver allows interrupt callbacks for transmitting characters
* and receiving characters. In general, drivers may support other
* types of callbacks too.
*
* RETURNS: OK on success, or ENOSYS for an unsupported callback type.
*/
LOCAL int templateCallbackInstall
(
SIO_CHAN * pSioChan, /* channel */
int callbackType, /* type of callback */
STATUS (*callback)(void *,...), /* callback */
4
void * callbackArg /* parameter to callback */
) {
TEMPLATE_CHAN * pChan = (TEMPLATE_CHAN *)pSioChan;
{
case SIO_CALLBACK_GET_TX_CHAR:
pChan->getTxChar = (STATUS (*)(void *, char *))callback;
pChan->getTxArg = callbackArg;
return (OK);
case SIO_CALLBACK_PUT_RCV_CHAR:
pChan->putRcvChar = (void (*)(void *, char))callback;
pChan->putRcvArg = callbackArg;
return (OK);
case SIO_CALLBACK_ERROR:
pChan->errorRtn = (void (*)(void *, int, void *, int))callback;
pChan->errorArg = callbackArg;
return (OK);
default:
return (ENOSYS);
} }
(3)驱动初始化:void xxDevInit (pxxDrv)
这个函数是用来复位芯片,使芯片处于安静的状态。
(4)写函数
用户通过I/O系统的write()操作是调用tyWrite()——在驱动列表中的ttyDrv的写入口函数。tyWrite()把数据拷贝到环形缓冲中,并且调用xxTxStartup( )来初始化一个发送周期。
当设备输出完毕后,设备就给CPU一个中断表示可以接受下一个字符,然后进入中断xxInTxt( )。函数xxIntTx ( )通过调用回调函数getTxChar从高层协议去字节,把字节写入到设备。如果需要的话清除中断。如果需要的话在没有数据等待发送的时候,复位发送中断。
(5)读函数
串口的读操作相对于写操作来说复杂一些。数据的读写有两种方式:查询式和中断式。
查询方式根据事先设定的时间间隔定时读端口,不论端口是否有数据,操作都要进行。所以查询方式并不能完全适应实时操作系统的及时相应要求,因此在嵌入式实时操作系统中应用的比较少。而中断方式(或者类似中断的机制)则使用比较多。VxWorks提供的Select函数,可以使任务阻塞在一个或者多个I/O设备上,并能制定最多所等待的时间。利用Select函数可以将读串口设备的操作阻塞在设备的读操作上,当有数据可读时,被阻塞的任务就继续向下执行,这是就可以对串口继续读操作,将数据从端口读入。因此可以将读端口的操作单独放在一个任务中,利用Select将任务阻塞在端口读操作,而当端口有数据时继续该任务。Select函数是一种类似于事件触发的机制,利用Select函数可以实现类似于中断的方式的数据读操作。
下面简单说明一下利用Select实现串口的读操作。
FOREVER
{
/*清除等待设备集合中的读屏蔽位*/
FD_ZERO(&readFds);
/*初始化屏蔽位为等待串口状态*/
(SerialDevFd,& readFds);
Width = SerialDevFd + 1;
/*阻塞,等待串口设备变为就绪状态*/
if(select(width,& readFds,NULL,NULL,NULL) == ERROR)
return (ERROR);
if(FD_ISSET(SerialDevFd,&readFds))
{
FOREVER
{
/*当端口仍有未读数据*/
If((DataLen = read(SerialDevFd,ComReadBuffer,MAX_IN_DATA)) == ERROR)
{
printf(“\nError in read comport”);
return(ERROR);
}
if(DataLen == 0)
breake;
/*处理所读出的数据,如将其写到缓存或直接处理*/
}
}
}
当采用中断方式读数据时,接收中断服务程序void xxIntRcv(pSioChan)实现从设备中读字节,并通过调用回调函数putRcvChar来将字节传给高层协议。
/**************************************************************************
*
* templateSioIntRcv - handle a channel's receive-character interrupt
*
* RETURNS: N/A
*/
LOCAL void templateSioIntRcv
(
6
TEMPLATE_CHAN * pChan /* channel generating the interrupt */
)
{
char inChar; /* rcvr data */
char crData = 0; /* rcvr status */
STATUS status = OK;
/*
* TODO -
*
* Get status and data from the device. Determine if valid data is ready
* or not.
*
* For PCI devices, do an immediate return if device is not asserting
* an interrupt.
*/
TEMPLATE_SIO_READ8(pChan, TEMPLATE_CSR_ID, &crData);
/* Check for error conditions */
if (crData & TEMPLATE_CR_OKAY)
{
TEMPLATE_SIO_READ8(pChan, TEMPLATE_DATA_ID, &inChar);
#if 0 /* Keyboard emulation code */
/*
* TODO - For a keyboard type device we would map the raw scan code
* to ASCII, or other mapping. Do that here.
*/
if (pChan->scanMode == SIO_KYBD_MODE_ASCII)
inChar = templateAsciiTbl[(UINT8)inChar];
#endif
}
else
{
/*
* TODO - Determine precise error condition and perform
* recovery actions.
*/
status = ERROR;
7
}
/*
* TODO - Typically, acknowledge the interrupt as soon as possible.
* Usually before passing data or error conditions upstream.
*/
TEMPLATE_SIO_WRITE8(pChan,
TEMPLATE_CSR_ID, TEMPLATE_RESET_INT); /* ack interrupt*/
if (status == ERROR)
{
/* send error notification upstream */
(*pChan->errorRtn) (pChan->errorArg, SIO_ERROR_UNKNWN, NULL, 0);
}
else
{
/* send data character upstream */
(*pChan->putRcvChar) (pChan->putRcvArg, inChar);
} }
(6) I/O控制函数ioctl()
指向驱动的标准I/O控制接口函数。此函数为任何驱动提供主要的控制接口。为了实现标准的SIO设备的I/O控制,用以下的定义:
SIO_BAUD_SET 设定一个新的波特率
SIO_BAUD_GET 得到当前的波特率
SIO_HW_OPTS_SET 设定一个新的硬件属性
SIO_HW_OPTS_GET 得到当前的硬件属性
SIO_MODE_SET 设定一个新的操作模式
SIO_MODE_GET 得到当前的操作模式
SIO_AVAIL_MODES_GET 得到可能的模式
SIO_OPEN 打开一个通道
SIO_HUP 关闭一个通道
(7)修改sysSerial.c
在sysSerial.c中,主要需要修改三个函数,sysSerialHwInit( ),sysSerialHwInit2( ),sysSerialChanGet( )。
sysSerialHwInit( )主要完成以下功能:初始化和硬件相关的的驱动的XX_CHAN结构(例如寄存器地址);调用xxDevInit()来执行实际的设备初始化;设定标志位来标志ISR仍然没有被安装。此函数是被sysHwInit( )调用的。
sysSerialHwInit2( )主要是连接中断服务程序。在intConnect()中的第三个参数应该是指向
8
xx_CHAN结构的一个指针。此函数是由usrRoot任务在系统启动过程中由sysClkConnect()调用的。它设定标志位标志ISR已经被安装。
sysSerialChanGet( )主要是把通道号转换成一个SIO_CHAN结构的指针。



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