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技術文章:基于Linux的tty架構及UART驅動詳解

2021-02-05 17:06
一口Linux
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uart driver在調用接口前,要手動設置uart_port的操作uart_ops,使得通過調用uart_add_one_port接口后驅動完成硬件的操作接口注冊。uart添加port流程如圖3-4所示:

圖3-4 uart添加port流程圖2.4. 數(shù)據(jù)收發(fā)流程2.4.1. 打開設備(open操作)

open設備的大體流程如圖3-5所示:

圖3-5 open設備流程2.4.2. 數(shù)據(jù)發(fā)送流程(write操作)

發(fā)送數(shù)據(jù)大體流程如圖3-6所示:

圖3-6 發(fā)送數(shù)據(jù)流程2.4.3. 數(shù)據(jù)接收流程(read操作)

接收數(shù)據(jù)的大體流程如圖3-7所示:

圖3-7數(shù)據(jù)接收流程2.4.4. 關閉設備(close操作)

close設備的大體流程如圖3-8所示:

圖3-8 close設備流程2.4.5. 注銷流程2.4.5.1. 移除uart_port

此接口用于從uart driver上注銷一個uart port,該接口在uart driver中的remove函數(shù)中調用。uart移除port的流程如圖3-9所示:

圖3.9 uart移除port流程圖2.4.5.2. 注銷uart_driver

此接口在uart driver中調用,用來從kernel中注銷uart_driver,調用階段在uart driver的退出階段,例如:module_exit(),uart driver的注銷流程如圖3.10所示

2.5. 使用rs485通信2.5.1. rs485和rs232的區(qū)別

uart(TTL-3.3V)/rs232(工業(yè)級 +-12V)是電壓驅動,rs485是電流驅動(能傳輸更遠的距離)rS232用電平表示數(shù)據(jù),使用2根線可實現(xiàn)全雙工,rs485用差分電平表示數(shù)據(jù),因此必須用4根線實現(xiàn)全雙工rs485;

全雙工:uart-tx 1根線變成rs485-A/B 2根線;uart-rx 1根線變成rs485- X/Y兩根線;

rs485半雙工: 將全雙工的A/B和X/Y合并起來分時復用;rs485-de/re是給轉換器的一個控制信號,對我們芯片來說,都是輸出;

2.5.2. rs485調試方法:

首先保證uart模塊和相關gpio,電壓轉換芯片工作正常:

a,保證uart tx/rx功能正常。b,用gpio-output來控制 de/re 相關的2個gpio,觀察 de/re的gpio輸出low/high是否正常c,在b的基礎上,單獨調試 rs485-tx/rs485-rx,單端調試是否pass.

模式12-gpio-normal-uart-rs485-h(huán)alfduplex(2個gpio獨立控制de/re, enable就是將相關gpio設置到active電平;不用uart控制器的rs485模式;uart控制器處于normal模式)

a, 默認re-en, de-dis,默認rs485-rxb, 當要發(fā)送的時候,re-dis, de-enable, 然后uart-tx.c, tx完成之后,de-dis; re-en,進入默認的rs485-rx模式。

模式21-gpio-normal-uart-rs485-h(huán)alfduplex這個模式的前提條件,外設器件的 de/re必須是相反極性的,比如de是高電平有效,re是低電平有效,則可以用一個gpio,來控制 de/re,此時de/re一定是互斥的。(1個gpio控制de/re, enable就是將相關gpio設置到active電平;不用uart控制器的rs485模式;uart控制器處于normal模式)

a, re-en,進入rs485-rx模式 (re 通常是低電平有效,這一步就是 設置 re對應的gpio為低電平)b, 當要發(fā)送的時候,設置gpio:re-disable, de-enable, 然后uart-tx.(re 通常是低電平有效,這一步就是 設置 re對應的gpio為高電平)c, tx完成之后,de-disable; re-enable,進入默認的rs485-rx模式。(re 通常是低電平有效,這一步就是 設置 re對應的gpio為低電平)

模式3rs485-software-h(huán)alfduplex(de/re 獨立輸出)(使能uart控制器的rs485模式; 通過uart模塊內部reg來控制 de/re 信號)

a,使能uart控制器的 rs485模式,并按照電壓轉換芯片的特性,設置de/re polarityb, 設置rs485的模式為 sw-h(huán)alf-duplex, 設置 de-timing寄存器; 設置 de/re turnaround 寄存器。c, 默認為rs485-rx模式,設置 de-dis/re-end, 當要tx的時候,設置 de-en/re-dise, 發(fā)送完成,設置 de-dis/re-en

模式4rs485-h(huán)ardware-h(huán)alfduplex(de/re 獨立輸出)基本配置同模式3,但是設置 rs485模式為 hardware-h(huán)alfduplex模式

a, 只要設置 de-en/rx-en 都為1,然后就不用管了,硬件實現(xiàn)半雙工切換。

模式5:使用純硬件的辦法實現(xiàn)RS485半雙工功能,電路如圖所示:

接收:默認沒有數(shù)據(jù)時,UART_TX為高電平,三極管導通,485芯片RE低電平使能,RO接收數(shù)據(jù)使能,此時從485AB口收到什么數(shù)據(jù)就會通過RO通道傳到MCU,完成數(shù)據(jù)接收過程。發(fā)送:當發(fā)送數(shù)據(jù)時,UART_TX會有一個下拉的電平,表示開始發(fā)送數(shù)據(jù),此時三極管截止,DE為高電平發(fā)送使能。當發(fā)送數(shù)據(jù)‘0’時,由于DI口連接地,此時數(shù)據(jù)‘0’就會傳輸?shù)紸B口 A-B<0,傳輸‘0’,完成了低電平的傳輸。當發(fā)送‘1’時,此時三極管導通,按理說RO使能,此時由于還處在發(fā)送數(shù)據(jù)中,這種狀態(tài)下485處于高阻態(tài),此時的狀態(tài)通過A上拉B下拉電阻決定,此時A-B>0傳輸‘1’,完成高電平的傳輸。

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