如何在S3C2440上linux *** 作系统下将串口的波特率提高以致921600

如何在S3C2440上linux *** 作系统下将串口的波特率提高以致921600,第1张

就是把串口波特率提上去,硬件环境呢,就是采用飞凌的TE2440-II(比较古老了,大家勿喷) *** 作系统是linux2.6.28,大家都知道,正常情况下,Linux下串口波特率最高到115200,因为我们特殊需要的原因,需要把波特率提高到至少460800,当然最理想的结果就是波特率达到921600,大的背景就是这个样子了。

然后先考究硬件,看看在硬件上到底能不能满足我们的要求,主控芯片S3C2440,在UART一章说在系统时钟下,波特率最高可达115200,然后注释中说如果Pclk达到60M,可以实现921600,我就按他说的,将主频提高,顺便将pclk提高到了60M,发现921600根本实现不了,230400波特率虽然能通,但是错误率很高,根本无法用,然后我又尝试着将Pclk提高到了70M,通过这种饮鸩止渴的方式,波特率可以提高到230400并且稳定传输,但是更高的波特率则无法实现,而Pclk不能无限提高,因为我们开发板还连接了触摸屏,在Pclk70M的情况下,触摸屏经常重启,说明这个方案不可行,所以就pass掉了,下面简单说一下我怎么更改的系统时钟Fclk,Hclk,Pclk。这三个时钟的关系以及计算方法我就不赘述了,我主要参考博客http://blog.csdn.NET/dong_zhihong/article/details/8469269进行修改

1)首先找到bootloader中 INC文件夹下的Option.inc文件,打开以后,找到如下代码段,这段代码就是主频400M时对应的M,P和S值设置,需要更改主频的话更改其中相应的数值几个(后来我发现,其实这个地方不改也行,因为最终起作用的是第二步)

[ FCLK = 400000000

CLKDIV_VAL EQU5

1:4:8

M_MDIV EQU

127 127

M_PDIV EQU

2 2

[ CPU_SEL = 32440001

M_SDIV EQU

1 2440A

|

M_SDIV EQU

0 2440X

]

]

2)找到u2440mon.c,然后在main()函数中找到如下代码,修改case2中的mpll_val = (92<<12)|(1<<4)|(1)这一行(为啥修改这一行?因为在这个switch代码有个j=2),其中三个数分别代表M,P,S。这才是决定主频的关键。

switch(j) {

case 0:

//240

key = 14

mpll_val = (112<<12)|(4<<4)|(1)

break

case 1:

//320

key = 14

mpll_val = (72<<12)|(1<<4)|(1)

break

case 2:

//400

key = 14

mpll_val = (92<<12)|(1<<4)|(1)

break

case 3:

//420!!!

key = 14

mpll_val = (97<<12)|(1<<4)|(1)

break

default:

key = 14

mpll_val = (92<<12)|(1<<4)|(1)

break

}

3)然后再 2440lib.c文件中,找到 ChangeClockDivider()函数,这个函数是控制分频比的,代码如下,这两个一个控制h_div,一个控制p_div。其中case 18: hdivn=2break这一行控制H分频,具体怎么改可以参考手册。

switch(hdivn_val) {

case 11: hdivn=0break

case 12: hdivn=1break

case 13:

case 16: hdivn=3break

case 14:

case 18: hdivn=2break

}

switch(pdivn_val) {

case 11: pdivn=0break

case 12: pdivn=1break

}

只需以上三步,就可以更改系统主频以及分频比,得到自己想要的Fclk和Pclk。

然后再说说我把上一个方案否定了以后,再仔细阅读芯片手册,发现串口的时钟源可以有三种方式获得:pclk,fclk/n,exclk,而且手册上说采用外部时钟的话,可以做到更高的波特率,但是这需要更改硬件,从指定那个引脚引入一个时钟,然后还要更改驱动程序,所以放弃了,所以只剩下一个路可以走,就是采用fclk/n的方式作为串口的时钟源,因为fclk频率很高,所以时钟源提高了,就可以把波特率提上来。然后就开始看linux内核源代码,因为串口的驱动早就集成到了linux内核之中,然后我就跳进了一个大坑。

其实串口本身的驱动并不复杂,如果裸机开发的话我感觉不难(强调一下,这个串口的裸机开发我没有做过,请做过的人不要喷我),因为串口被封装到了linux系统中,并且是层层封装,最终被封装成了tty的形式,所以我就从tty的驱动看起,抽丝剥茧,从里面寻找蛛丝马迹,

首先发现了s3c2440.c这个文件,通过调试得知,初始化的时候调用了其中的s3c2440_serial_init()函数,刚开始以为在这个文件中就这个函数有用,其实后来才知道,这个文件中的s3c2440_serial_getsource()和s3c2440_serial_setsource()在驱动中多次被调用。

然后考虑到,在上位机设置波特率的时候,调用的是系统函数cfsetispeed(),后经调试得知,这个函数调用了Samsung.c这个文件中的s3c24xx_serial_set_termios()这个函数,所有与串口相关的配置都与这个函数有关,因此锁定了方向,只要从这个函数中找到与波特率以及时钟源相关的语句,更改成我想要的即可,而这个函数又调用了很多子函数,但真正与波特率及时钟源相关的函数就是如下几句

/*

* Ask the core to calculate the divisor for us.

*/

baud = uart_get_baud_rate(port, termios, old, 0, 115200*8)

if (baud == 38400 &&(port->flags &UPF_SPD_MASK) == UPF_SPD_CUST)

quot = port->custom_divisor

else

quot = s3c24xx_serial_getclk(port, &clksrc, &clk, baud)

/* check to see if we need to change clock source */

if (ourport->clksrc != clksrc || ourport->baudclk != clk) {

s3c24xx_serial_setsource(port, clksrc)

if (ourport->baudclk != NULL &&!IS_ERR(ourport->baudclk)) {

clk_disable(ourport->baudclk)

ourport->baudclk = NULL

}

clk_enable(clk)

ourport->clksrc = clksrc

ourport->baudclk = clk

}

其中,uart_get_baud_rate()函数用于计算出上位机程序到设置的波特率的值,经我调试得知,上位机波特率从2400到921600都可以被准确的计算出来;所以这个函数跳过,然后看最后那个if语句,这个语句的作用是产看目前的时钟源是否与设置的时钟源相同,如果不相同,则按照设置的时钟源进行更改,这里面还涉及linux下的关于管理时钟的一个结构体clk结构体,参照博客http://blog.chinaunix.Net/uid-26583794-id-3208153.html以及http://wenku.baidu.com/view/13b4c686b9d528ea80c77904.html我找到了linux下的mach-smdk2440.c这个文件,这个文件中定义了串口所用的clk结构体,这也是linux系统启动时对串口的初始化配置结构体都在这,但是我更改过这个地方,让他初始化配置是首选fclk作为串口的时钟源,但是我发现这并没有效果,所以继续寻找中。

这样就剩下一个函数可以考虑了,s3c24xx_serial_getclk(),进入这个函数你会发现,这个函数是对串口时钟及波特率一个全面的配置,进入这个函数中,就有个结构体tmp_clksrc,这个结构体很关键,他的内容如下:

static struct s3c24xx_uart_clksrc tmp_clksrc = {

.name = "pclk",

.min_baud

= 0,

.max_baud

= 0,

.divisor

= 1,

}

从这个名字中就可以看出,它把串口的时钟源内定成为了pclk,这也是罪魁祸首,但是当我把name更改为fclk时,整个系统就无法启动了,包括前面说的更改mach-smdk2440.c中初始化配置,也是无法启动,后来在配置串口是做了一个判断,当波特率低于200000时,才有系统源配置不变,当波特率高于200000时,不在采用tmp_clksrc这个结构体,而是采用我自己定义的一个结构体,当然就是把name改成fclk,发现虽然只是能够更改 里面部分参数的时钟源,而正在的时钟源还是pclk,说明我的更改根本么有生效,由于这个linux调用太庞杂了,我就抱着试试看的态度,也是没有办法的办法,在配置完串口时钟的代码之后,添加了如下几行代码,直接更改S3C2440的寄存器,我知道这样做是很不“道德”的,而且很容易引起系统混乱,但是我只是这么试试,没想到还真的有用。

在 samsung.c文件中添加

if (baud >= 200000)

{

printk("baud >= 200000 @-------------samsung.c\n")

__raw_writel(0x1fc5,S3C24XX_VA_UART0 + S3C2410_UCON)

__raw_writel(0x0fc5,S3C24XX_VA_UART1 + S3C2410_UCON)

__raw_writel(0x8fc5,S3C24XX_VA_UART2 + S3C2410_UCON)

__raw_writel(32,S3C24XX_VA_UART0 + S3C2410_UCON+0x24)//保证控制台的波特率还是115200用于显示

__raw_writel(3,S3C24XX_VA_UART1 + S3C2410_UCON+0x24)//921600

//__raw_writel(3,S3C24XX_VA_UART1 + S3C2410_UCON+0x24)

}

上面这段代码经我多次试验得到的,因为一开始用的系统主时钟fclk为400M,这样算出来UBRDIV1分频应该为3,但是这样的话错误率比较高,还是导致无法传输,至此我终于明白手册上为什么说pclk在60M 可以实现921600了,因为用60M时钟计算的话,分频UBRDIV1为3.069,最接近整数3,所以在这个错误率下可以实现921600的波特率传输,所以我将系统时钟fclk设置为420M,其中MDIV=97,PDIV=1,SDIV=1,而ucon0=0x1fc5,ucon1=0x0fc5,ucon2=0x8fc5,这样n=1+6=7,所以串口的时钟源为fclk/n=60M,可以得到精确的921600波特率,所以实现我刚开始的目标,其实要实现其他的波特率也可以,比如460800,计算后主时钟fclk(尽量算出的分频UBRDIV1最贴近整数),然后就可以实现了。

在这还有个小想法,提高串口波特率,还可以使用USB转串口,因为USB转串口可以实现921600,而linux中以及集成了USB转串口的驱动,只需要在调用串口的那个open函数中改为调用USB转串口的节点即可,当然,这个方案我没有试,因为我们就一个USB口,而且还被占用了,所以希望有需要的朋友可以试一下。

一般最大一一5二00,建议不要尝试更高波特率,我曾经设置一个CDMAmodem波特率为一一5二00以上,好像是二三XXXX,结果再也无法连上,不得不返厂恢复,分析,可能是PC的串口硬件不支持那么高波特率,虽然设备支持。怎么说呢,传统的9针是没有办法的,虽然可设定数值有很多,两台计算机实现的是一一5.二K与工业通讯,通常最大达到一9.二K,工业非数据型,默认9陆00通用型,比较稳定,而且也是一些谐振设备比较推荐的波特率但如果是虚拟串口,则不不受此限制,可以设得更大,比如USB转串口出来的,以及其他接口方式转换在串行输出,但看具体情况而定,USB转出的,最大能达到T一标准,即一.5


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