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  • 嵌入式系统中串口驱动概述
    http://www.ic72.com 发布时间:2007/6/23 9:49:00

          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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