No.66311 作者:nidetech· 邮件:sales@nidetech.com ID:145987 登陆:1次 文章数:3篇 最后登陆IP:119.96.130.33 最后登陆:2011/7/9 21:14:39 注册:2011/7/9 20:40:50 财富:115 发帖时间:2011/7/9 21:04:37 发贴者IP:119.96.130.33 标题:nidetech·:[原创]i.MX27上实现串口扩展 摘要:No.66311[原创]i.MX27上实现串口扩展 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。嵌入式平台:成都莱得科技基于i.MX27的FlexG1平台。 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。这里介绍成都莱得科技有限公司大量使用的处理器:freescale i.MX27处理器,以及成都莱得科技研发的通用嵌入式工控平台FlexG1,平台详细介绍略,请参阅成都莱得科技有限公司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_CSA片选有效;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 [0---> 串口1 1--> 串口2] 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 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 plat ......
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