Vollständig gegen Chinesisch V1.5.0 und Englisch V1.5.1 abgeglichen. Die englische Revision ändert nur die Dokument-ID; keine zusätzlichen technischen Kapitel oder Befehlsparameter gefunden. Versionsunterschiede bleiben dokumentiert, ohne Ergänzungen zu erfinden. Geltungsbereich: Linux kernel 3.10, 4.4 und spätere Plattformen, mit Beispielen zu 4.19/RK3568.
Nur ArmSoM-Plattformreferenz: SoC, SDK/BSP, Kerneltreiber, DTS-Pinmux, Pegel und externe Schaltung prüfen. Keine pauschale Unterstützung aller Platinen. Keine separaten technischen Abbildungen; Code, Logs und Konfiguration bleiben kopierbar. Quelltests sind keine ArmSoM-Messungen. Keine Register-, Flash- oder anderen Hardwarebefehle ausgeführt.
Direkte Registerzugriffe, Taktänderungen oder Abschalten der Konsole können Kommunikation, Debugzugriff und Booten verhindern. Mit dem konkreten TRM/BSP abgleichen; RK3568-Adressen nicht auf andere Chips übertragen.
1. Funktionen
Rockchip UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) basiert auf dem Standard 16550A. Das vollständige Modul unterstützt 5, 6, 7 oder 8 Datenbits; 1, 1.5 oder 2 Stoppbits; gerade und ungerade Parität, aber keine Mark-/Space-Parität; Empfangs- und Sende-FIFOs mit gewöhnlich 32 oder 64 Byte; bis zu 4M Baud abhängig von der Taktteilung des Chips; Interrupt- und DMA-Übertragung sowie automatische Hardware-Flusssteuerung mit RTS+CTS. Maßgeblich sind die UART-Funktionen im Handbuch des konkreten Chips; einzelne UARTs können eingeschränkt sein.
2. Normaler serieller Port
2.1 Treiberpfade
Unter Linux kernel 3.10 werden folgende Treiberdateien verwendet:
drivers/tty/serial/rk_serial.c
Linux kernel 4.4 und 4.19 verwenden den generischen 8250-Treiber. Hauptdateien:
drivers/tty/serial/8250/8250_core.c # 8250串口驱动核心
drivers/tty/serial/8250/8250_dw.c # Synopsis DesignWare 8250串口驱动
drivers/tty/serial/8250/8250_dma.c # 8250串口DMA驱动
drivers/tty/serial/8250/8250_port.c # 8250串口端口操作
drivers/tty/serial/8250/8250_early.c # 8250串口early console驱动
2.2 menuconfig-Konfiguration
In den verschiedenen Linux-Kernel-Versionen liegen die UART-Optionen in menuconfig unter folgendem Pfad. Die Optionen sind dort ausführlich beschrieben und werden hier nicht weiter erläutert:
Device Drivers --->
Character devices --->
Serial drivers --->
Empfohlen wird die UART-Standardkonfiguration des Rockchip SDK.
2.3 DTS-Konfiguration
Die UART-DTS-Konfiguration verschiedener Linux-Kernel-Versionen entspricht grundsätzlich folgendem Beispiel für RK3568 unter Linux kernel 4.19 in rk3568.dtsi:
uart1: serial@fe650000 {
compatible = "rockchip,rk3568-uart", "snps,dw-apb-uart";
reg = <0x0 0xfe650000 0x0 0x100>;
interrupts = <GIC_SPI 117 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
clocks = <&cru SCLK_UART1>, <&cru PCLK_UART1>;
clock-names = "baudclk", "apb_pclk";
reg-shift = <2>;
reg-io-width = <4>;
dmas = <&dmac0 2>, <&dmac0 3>;
dma-names = "tx", "rx";
pinctrl-names = "default";
pinctrl-0 = <&uart1m0_xfer>;
status = "disabled";
};
Im Board-DTS dürfen nur folgende UART-Parameter geändert werden. dma-names: “tx” aktiviert TX-DMA, “rx” RX-DMA, “!tx” deaktiviert TX-DMA und “!rx” RX-DMA. pinctrl-0: &uart1m0_xfer setzt TX/RX auf iomux group 0; &uart1m1_xfer auf group 1; &uart1m0_ctsn und &uart1m0_rtsn setzen CTS/RTS für die Hardware-Flusssteuerung auf group 0, &uart1m1_ctsn und &uart1m1_rtsn auf group 1. status: “okay” aktiviert, “disabled” deaktiviert. Beispiel: RK3568 UART1 und DMA aktivieren sowie TX, RX, CTS und RTS mit Hardware-Flusssteuerung auf group0 konfigurieren:
&uart1 {
dma-names = "tx", "rx";
pinctrl-names = "default";
pinctrl-0 = <&uart1m0_xfer &uart1m0_ctsn &uart1m0_rtsn>;
status = "okay";
};
pinctrl-0 konfiguriert lediglich den IOMUX der CTS-/RTS-Pins. Die eigentliche Hardware-Flusssteuerung wird im UART-Treiber aktiviert. Wird sie nicht benötigt, können die CTS-/RTS-IOMUX-Einstellungen entfallen.
2.4 Baudrate
UART-Baudrate = Arbeitstaktquelle / interner Teiler / 16. Bei direkter Versorgung durch den 24M-Quarz stellt der interne Teiler die Baudrate ein. Liefert die CRU den Takt durch PLL-Teilung, beträgt die UART-Baudrate normalerweise 1/16 des Arbeitstakts. Zulässige Baudraten und Übertragungsstabilität hängen softwareseitig vor allem von der Taktteilungsstrategie ab. Der Treiber fordert automatisch die zur Baudrate passende Frequenz an. Abfrage des UART-Arbeitstakts:
cat /sys/kernel/debug/clk/clk_summary | grep uart
Die Quelle nennt stabile Unterstützung gängiger Baudraten wie 115200, 460800, 921600, 1500000, 3000000 und 4000000. Für besondere Baudraten muss gegebenenfalls die Taktteilungsstrategie geändert werden.
2.5 DMA verwenden
DMA entlastet die CPU erst bei großen Datenmengen deutlich. Gegenüber Interrupt-Übertragung erhöht DMA die Geschwindigkeit nicht zwangsläufig: Moderne CPUs sind leistungsfähig, der Engpass liegt in der Peripherie. Außerdem kostet das Starten von DMA zusätzliche Ressourcen, und unbestimmte UART-Datenlängen mindern seine Effizienz. Daher wird normalerweise der Standard-Interruptmodus mit folgender Ausgabe empfohlen:
failed to request DMA, use interrupt mode
Bei knappen DMA-Kanälen kann TX-DMA deaktiviert werden; folgende Ausgabe erscheint:
got rx dma channels only
2.6 Automatische Hardware-Flusssteuerung
Für automatische Hardware-Flusssteuerung muss der UART-Treiber die Funktion aktivieren und der DTS den IOMUX von CTS/RTS umschalten. Bei hohen Baudraten ab 1.5M und großen Datenmengen wird Hardware-Flusssteuerung, also ein Vierdraht-UART, empfohlen.
2.7 Aufwecken über UART
Für UART-Wakeup bleibt der Port im Suspend geöffnet und sein Interrupt wird als Aufweckquelle eingerichtet. Folgende Parameter im DTS ergänzen:
&uart1 {
wakeup-source;
};
UART-Wakeup benötigt auch eine Änderung der trust-Firmware; hierfür ist Unterstützung von Rockchip erforderlich.
2.8 Geräteregistrierung
Nach Aktivierung im DTS bestätigt folgende Startausgabe die UART-Geräteregistrierung:
fe650000.serial: ttyS1 at MMIO 0xfe650000 (irq = 67, base_baud = 1500000) is a
16550A
Normale UARTs werden anhand der DTS-aliases nummeriert und als ttySx registriert. Beispiel:
aliases {
serial0 = &uart0;
serial1 = &uart1;
serial2 = &uart2;
serial3 = &uart3;
......
Um uart3 als ttyS1 zu registrieren, die Konfiguration wie folgt ändern:
aliases {
serial0 = &uart0;
serial1 = &uart3;
serial2 = &uart2;
serial3 = &uart1;
......
3. Konsole
3.1 Treiberpfade
Als Konsole verwendet Rockchip UART den fiq_debugger. Das Rockchip SDK konfiguriert normalerweise uart2 als ttyFIQ0. Treiberdateien:
drivers/staging/android/fiq_debugger/fiq_debugger.c # 驱动文件
drivers/soc/rockchip/rk_fiq_debugger.c # kernel 4.4及之后的平台实现
arch/arm/mach-rockchip/rk_fiq_debugger.c # kernel 3.10平台实现
3.2 menuconfig-Konfiguration
In den verschiedenen Linux-Kernel-Versionen liegen die fiq_debugger-Optionen in menuconfig unter folgendem Pfad:
Device Drivers --->
[*] Staging drivers --->
Android --->
Empfohlen wird die Standardkonfiguration des Rockchip SDK.
3.3 DTS-Konfiguration
Beispiel für den fiq_debugger-DTS-Knoten auf RK3568 mit Linux kernel 4.19. fiq_debugger und normaler UART schließen sich gegenseitig aus; nach Aktivierung von fiq_debugger muss der zugehörige normale uart-Knoten deaktiviert werden.
chosen: chosen {
bootargs = "earlycon=uart8250,mmio32,0xfe660000 console=ttyFIQ0";
};
fiq-debugger {
compatible = "rockchip,fiq-debugger";
rockchip,serial-id = <2>;
rockchip,wake-irq = <0>;
/* If enable uart uses irq instead of fiq */
rockchip,irq-mode-enable = <1>;
rockchip,baudrate = <1500000>; /* Only 115200 and 1500000 */
interrupts = <GIC_SPI 252 IRQ_TYPE_LEVEL_LOW>;
pinctrl-names = "default";
pinctrl-0 = <&uart2m0_xfer>;
status = "okay";
};
&uart2 {
status = "disabled";
};
Parameter: rockchip,serial-id ist die UART-Nummer. Auch bei Auswahl eines anderen UART registriert sich fiq_debugger als ttyFIQ0. rockchip,irq-mode-enable: 1 für IRQ, 0 für FIQ. interrupts ist der konfigurierte Hilfsinterrupt; den Standardwert beibehalten.
3.4 parameter.txt konfigurieren
Bei Linux kernel 3.10 und 4.4 muss parameter.txt folgende Konsolenangabe enthalten:
CMDLINE: console=ttyFIQ0 androidboot.console=ttyFIQ0
4. Treiber-Debugging
Zum Debuggen stehen ts_uart.uart und die Testdateien send_0x55 und send_00_ff zur Verfügung, erhältlich über Rockchip FAE. Das Programm per adb in einen ausführbaren Pfad auf der Platine kopieren; hier wird data verwendet:
adb root
adb remount
adb push ts_uart.uart /data
adb push send_0x55 /data
adb push send_00_ff /data
Programmberechtigungen auf der Platine ändern:
su
chmod +x /data/ts_uart.uart
Programmhilfe mit folgendem Befehl anzeigen:
console:/ # ./data/ts_uart.uart
Use the following format to run the HS-UART TEST PROGRAM
ts_uart v1.1
For sending data:
./ts_uart <tx_rx(s/r)> <file_name> <baudrate> <flow_control(0/1)> <max_delay(0-
100)> <random_size(0/1)>
tx_rx : send data from file (s) or receive data (r) to put in file
file_name : file name to send data from or place data in
baudrate : baud rate used for TX/RX
flow_control : enables (1) or disables (0) Hardware flow control using RTS/CTS
lines
max_delay : defines delay in seconds between each data burst when sending.
Choose 0 for continuous stream.
random_size : enables (1) or disables (0) random size data bursts when sending.
Choose 0 for max size.
max_delay and random_size are useful for sleep/wakeup over UART testing. ONLY
meaningful when sending data
Examples:
Sending data (no delays)
ts_uart s init.rc 1500000 0 0 0 /dev/ttyS0
loop back mode:
ts_uart m init.rc 1500000 0 0 0 /dev/ttyS0
receive, data must be 0x55
ts_uart r init.rc 1500000 0 0 0 /dev/ttyS0
4.1 Senden testen
Befehle zum Sendetest; send_0x55 und send_00_ff sind die zu sendenden Dateien:
./data/ts_uart.uart s ./data/send_0x55 1500000 0 0 0 /dev/ttyS1
./data/ts_uart.uart s ./data/send_00_ff 1500000 0 0 0 /dev/ttyS1
Die Übertragung lässt sich über einen USB-UART-Adapter mit einem seriellen Diagnoseprogramm am PC überprüfen.
4.2 Empfangen testen
Befehl zum Empfangstest; receive_0x55 ist die Empfangsdatei:
./data/ts_uart.uart r ./data/receive_0x55 1500000 0 0 0 /dev/ttyS1
Daten mit dem seriellen PC-Programm senden. Der Test erkennt den korrekten Empfang von U (0x55) automatisch. Für andere Zeichen wird der hexadezimale ASCII-Wert ausgegeben, um die Empfangsdaten vergleichen zu können.
4.3 Internen Loopback testen
Befehl zum internen Loopback-Test:
./data/ts_uart.uart m ./data/send_00_ff 1500000 0 0 0 /dev/ttyS1
Den Test mit Ctrl+C stoppen und gesendete sowie empfangene Daten im Abschlussprotokoll vergleichen:
Sending data from file to port...
send:1172, receive:1172 total:1172 # 收发数据一致,测试成功
send:3441, receive:3537 total:3441 # 收发数据不一致,测试失败
Ein fehlgeschlagener Test deutet auf ein UART-Problem oder ein anderes Programm hin, das denselben Port verwendet. Folgender Befehl zeigt, welche Programme den Port geöffnet haben:
lsof | grep ttyS1
4.4 Flusssteuerung testen
Zum CTS-Test den CTS-Pin manuell auf High setzen und Daten mit folgendem Befehl senden:
./data/ts_uart.uart s ./data/send_0x55 1500000 1 0 0 /dev/ttyS1
Bei CTS=High blockiert das Senden. Wird CTS auf Low freigegeben, werden die blockierten Daten gesendet. RTS prüfen, indem gemessen wird, ob der Pin korrekt zwischen High und Low wechseln kann.