beagleboard を触ろう - UART：組み込みエンジニアの週記：SSブログ

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beagleboard を触ろう - UART　[組み込みソフト] [編集]

beagleboard は RS232 コネクタを持っていて、PC のシリアルコンソール (Teraterm 等) と通信できるのはご存じの通りです。
OMAP3530 の内部デバイスである UART モジュールから出ている信号線が、RS232 ポートに繋がっています。

UART モジュールには、UART1/UART2/UART3 の 3つが装備されています。
回路図を見ると、RS232 に結線されているのは UART3 であることが分かります。
x-loader が初期化しているのも UART3 でしたね。

同じく回路図を見てみると、UART3 からの UART3_TX と UART3_RX 信号が RS232 ポートに繋がっているのが分かりますが、UART3_CTS / UART3_RTS は死んでいることが分かります。

CTS / RTS は、ハードウェアフロー制御を行う際に使われる信号で、この信号を使ってデータを取りこぼさないようにしています。
CTS / RTS が使えないので、beagleboard では、ハードウェアフロー制御はできません。

さっきから UART モジュールと言っていますが、このモジュールは UART のみではなく、IrDA / CIR としても使えます。
UART として使うか、IrDA として使うか、CIR として使うか、レジスタに設定値を書き込んでモードを決定します。
使ったことがないのでよく分かりませんが、IrDA / CIR は赤外線通信のためのデバイスです。

UART モジュールを S/W 的観点から絵にすると、こんな感じです。

THR が送信用のレジスタです。
このレジスタに 1バイトのデータを書くと、UART_TX から 1ビットずつデータを送信してくれます。
逆に、RHR が受信用のレジスタです。
このレジスタから 1バイトのデータを読むと、UART_RX から 1ビットずつ受信したデータを取得できます。
もちろん、実際に TX/RX を流れているデータをそのまま読み書きするわけではなくて、8N1 等のデータフォーマットに従って、実データのみを読み書きできます。

THR / RHR の裏には、64バイト分の FIFO が控えています。
FIFO はメモリの一種です。名前の通り、先に書いたものが先に読みだされる、特殊なメモリです。
データをたくさん送信する場合、THR に次々書き込んだデータは送信 FIFO に貯められます。
貯められたデータは、UART モジュールによって自動的に排出されます。
逆に、データを次々に受信する場合、UART_RX から受信したデータは、受信 FIFO に貯められます。
CPU (とか DMA とか) が RHR レジスタを読み出すことにより、受信 FIFO に貯められたデータが読み出されていきます。
CPU が RHR を読み出してくれなくても、受信したデータを FIFO に貯めることができるので、データを取りこぼさずに済みます。
しかし、受信 FIFO がフルの時、さらにデータを受信すると、さすがにデータを取りこぼしてしまいます。
これを防ぐにはフロー制御するしかないですが、普通はフロー制御なしでやっているように思います。
beagleboard の場合、ハードウェアフロー制御ができないので、やるとしたらソフトウェアフロー制御ですね。

なお、FIFO は無効にすることもできます。
この場合は、送信データを連続して THR に書き込むことはできなくなりますし、データを受信したら、すぐに RHR から読み出さなくてはなりません。
実際には、FIFO をバイパスするわけではなくて、FIFO の位置 0 だけが使われるようになるみたいです。

THR, RHR レジスタ以外にもいくつかレジスタがあります。
割り込みを使わないなら、設定系レジスタで動作モードを決定し、データ送受信の際には、ステータスレジスタでデータ送受信可能かチェックしながら THR/RHR を読み書きするような使い方になります。

UART モジュールの詳細な使い方は、OMAP35x TRM (Technical Reference Manual) に載っています。
"UART/IrDA/CIR Basic Programming Model" の節です。
ここでは、それを参考にしつつ、x-loader がやっていることを見ていきましょう。

x-loader による UART の初期化は、NS16550_init() という関数で行っています。

23: void NS16550_init (NS16550_t com_port, int baud_divisor)
24: {
25: 	com_port->ier = 0x00;
26: #ifdef CONFIG_OMAP
27: 	com_port->mdr1 = 0x7;   /* mode select reset TL16C750*/
28: #endif
29: 	com_port->lcr = LCR_BKSE | LCRVAL;
30: 	com_port->dll = baud_divisor & 0xff;
31: 	com_port->dlm = (baud_divisor >> 8) & 0xff;
32: 	com_port->lcr = LCRVAL;
33: 	com_port->mcr = MCRVAL;
34:  	com_port->fcr = FCRVAL;
35: #if defined(CONFIG_OMAP)
36: 	com_port->mdr1 = 0;	/* select uart mode */
37: #endif
38: }

com_port は、UART3 レジスタのベースアドレスである 0x49020000 が渡されてきます。
また、CONFIG_OMAP は 1 になっています。

25:　UART のすべての割り込みを無効にする
27:　UART-IrDA-CIR モードを無効にする
29:　Configuration mode A に移行
30:　ボーレートを 115200 bps に設定
31:　ボーレートを 115200 bps に設定
32:　データフォーマットを 8N1 に設定し、かつ Operational mode に移行
33:　よく分からん (^^;
34:　FIFO を有効化して送受信 FIFO ともクリアー
36:　UART 16x モードに設定

ここでちょっと注意すべきことが。
dll とか dlm (OMAP35x TRM では DLM ではなく、DLH) とかは、通常はアクセスできないレジスタです。
Configuration mode を変更することによって、初めてアクセスできるようになります。
L29 の lcr への書き込みを行って Configuration mode A に移行することによって、dll, dlm にアクセスできるようになります。
L32 の lcr への書き込みを行って Operational mode に移行すると、dll, dlm はもう見えません。

データ送受信関数は、以下の通りです。

51: void NS16550_putc (NS16550_t com_port, char c)
52: {
53: 	while ((com_port->lsr & LSR_THRE) == 0);
54: 	com_port->thr = c;
55: }

57: char NS16550_getc (NS16550_t com_port)
58: {
59: 	while ((com_port->lsr & LSR_DR) == 0);
60: 	return (com_port->rbr);
61: }

53:　LSR レジスタの TX_FIFO_E ビットをチェック
54:　THR レジスタに 1バイト書き込み

59:　LSR レジスタの RX_FIFO_E ビットをチェック
60:　RHR レジスタに 1バイト書き込み

TX_FIFO_E ビットは、送信 FIFO が空だと 1 が立ちます。
NS16550_putc() は、FIFO が空になるのを待って、データを THR に書き込んでいるんですね。
これだと送信 FIFO の意味はまったくありませんが、まあ x-loader では起動メッセージを出すのにちょっと使っているだけなので、よいのでしょう (^^;

RX_FIFO_E ビットは、受信 FIFO にデータが存在すると 1 が立ちます。

THR, RHR は、同じアドレスにマップされています。
0x49020000 に書き込むと THR へのアクセス、0x49020000 から読み出すと RHR へのアクセスということになります。

・・・

x-loader の UART 制御は、いわゆるポーリングモードですよねえ。
UART モジュールは割り込みを上げることが出来るので、割り込みモードで使用することが出来ますし、また DMA チャネルも持っているので、DMA を使った送受信も可能です。

そちらも見てみないといけないですねえ。

2011-09-07 22:07 nice!(0) コメント(2) トラックバック(0)
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