飞凌嵌入式ElfBoard ELF1板卡-开发板适配之UART

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UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)，通用异步收发器，是一个全双工的支持串行通信协议的接口。i.MX6ULL支持8路UART接口，在i.MX6ULL参考手册中Chapter53章节可以看到这8路UART接口以及其对应的引脚：

在上表中可以看到每一路UART接口都有对应的4个引脚：CTS、RTS、RX_DATA、TX_DATA，其中CTS和RTS主要用于数据流控，RX_DATA和TX_DATA是数据接收和发送引脚。数据流控就是对数据进行流量控制，数据在两个串口传输过程中，常常会出现丢失数据的情况，比如两个模块通过串口进行通信，模块A向模块B发送数据，如果模块B的数据缓冲区数据已满，此时模块A继续发送数据，则会出现数据丢失的情况。尤其当两个模块所属平台有较大差异，对数据处理速度不同时，这种现象较明显。流控就可解决此问题，当数据接收缓存已满，则接收端发送停止接收信号，发送端停止发送，直到可以接收数据时，则发送继续发送信号，数据继续传输，从而避免数据丢失。至于发送和接收模块的CTS和RTS信号的工作原理，我们这里不再深究。在传输数据量不大的情况下，一般不使用流控功能。ELF 1开发板上的串口都没有使用到流控引脚，所以在接下来的UART配置过程中，都不对流控引脚进行配置。
ELF 1开发板一共引出4路UART接口，分别是UART1、UART2、UART3、UART7，其中UART1用于调试，UART2、UART3用于连接RS485收发芯片，UART7连接TTL转RS232芯片。下面我们对这几个接口逐一进行配置。
硬件原理
UART1

从原理图中可以得到我们使用的UART1_RXD和UART1_TXD引脚对应的连接器引脚编号分别为27和28。
通过查表可以得到27和28的PAD NAME分别为UART1_RX_DATA和UART1_TX_DATA。

UART2

从原理图中可以得到我们使用的UART2_RXD和UART2_TXD引脚对应的连接器引脚编号分别为72和73。
通过查表可以得到72和73的PAD NAME分别为UART2_RX_DATA和UART2_TX_DATA。      

UART3

从原理图中可以得到我们使用的UART3_RXD和UART3_TXD引脚对应的连接器引脚编号分别为77和78.
通过查表可以得到77和78的PAD NAME分别为UART3_RX_DATA和UART3_TX_DATA。

UART7

从原理图中可以得到我们使用的UART7_RXD和UART7_TXD引脚对应的连接器引脚编号分别为114和115。
通过查表可以得到114和115的PAD NAME分别为LCD_DATA17和LCD_DATA16。

IOMUX配置
确定好引脚之后，我们就可以在设备树中添加相关引脚的IOMUX配置。
UART1，UART2
打开NXP BSP的arch/arm/boot/dts/imx6ull-elf1-emmc.dts文件，可以看到关于UART1和UART2的IOMUX配置信息，这是因为，i.MX6ULL EVK板也引出了UART1（UART1一般都是作为调试串口使用）和UART2。既然已经有了UART1和UART2的IOMUX配置，那我们就只需对比一下其配置的相应引脚跟ELF 1开发板使用的引脚是否一致即可。上一节中已经确定了我们使用的UART1和UART2对应的引脚PAD NAME，UART1：UART1_RX_DATA和UART1_TX_DATA，UART2：UART2_RX_DATA和UART2_TX_DATA，对比arch/arm/boot/dts/imx6ull-elf1-emmc.dts文件中已配置好的IOMUX信息，可以看到是一致的：

由上图可知，UART2的IOMUX节点uart2grp下配置了流控引脚RTS和CTS，我们板子没有引出流控引脚，所以，这里注释掉流控配置：

UART3
由上一节确定了我们使用的UART3收发引脚PAD NAME分别为UART3_RX_DATA和UART3_TX_DATA。在arch/arm/boot/dts/imx6ul-pinfunc.h文件中分别搜索UART3_RX_DATA和UART3_TX_DATA，找到其复用成UART功能的宏：
MX6UL_PAD_UART3_RX_DATA__UART3_DCE_RX
MX6UL_PAD_UART3_TX_DATA__UART3_DCE_TX
然后在arch/arm/boot/dts/imx6ull-elf1-emmc.dts文件建立UART3的IOMUX配置节点，并添加上这两条宏配置，其PAD寄存器的值参考了UART1和UART2：
pinctrl_uart3: uart3grp {
    fsl,pins = <                                
            MX6UL_PAD_UART3_RX_DATA__UART3_DCE_RX  0x1b0b1
            MX6UL_PAD_UART3_TX_DATA__UART3_DCE_TX  0x1b0b1
    >;
};
添加后效果如下：

UART7
同理，UART7的PAD NAME分别为LCD_DATA17和LCD_DATA16，在arch/arm/boot/dts/imx6ul-pinfunc.h文件中分别搜索LCD_DATA17和LCD_DATA16，找到其复用成UART功能的宏：
MX6UL_PAD_LCD_DATA17__UART7_DCE_RX
MX6UL_PAD_LCD_DATA16__UART7_DCE_TX
在arch/arm/boot/dts/imx6ull-elf1-emmc.dts文件建立UART7的IOMUX配置节点，并添加上这两条宏配置：
pinctrl_uart7: uart7grp {
               fsl,pins = <
                        MX6UL_PAD_LCD_DATA17__UART7_DCE_RX 0x1b0b1
                        MX6UL_PAD_LCD_DATA16__UART7_DCE_TX 0x1b0b1
                        >;
                };
添加后效果如下：

注意：LCD_DATA17和LCD_DATA16这两个引脚默认复用为了LCD的data17和data16功能，所以，需要注释掉这两个引脚的LCD复用，在pincrtl_lcdif_dat节点中：

添加设备节点
UART1-UART8的设备节点在arch/arm/boot/dts/imx6ull.dtsi设备树文件中已经存在，我们只需在arch/arm/boot/dts/imx6ull-elf1-emmc.dts将需要的UART使能即可，如已经使能的UART1：
&uart1 {
       pinctrl-names = “default”;
       pinctrl-0 = <&pinctrl_uart1>;
       status = “okay”;
}
使能UART功能主要是设置pinctrl-0属性和status属性，pinctrl-names属性设置pingctrl的name，不是必需的，pinctrl-0属性主要用于配置UART接口相关引脚的IOMUX，status属性主要是使能该串口功能。
UART2也已经配置好，我们只需将其中的流控功能去掉就可以了：
&uart2 {
       pinctrl-names = “default”;
       pinctrl-0 = <&pinctrl_uart2>;
/*      fsl,uart-has-rtscts;
*/
       /* for DTE mode,add below change */
       /* fsl,dte-mode; */
       /* pinctrl-0 = <&pinctrl_uart2dte>; */
       status = “okay”;
}

依照上述方法，依次添加UART3和UART7节点相关属性：
&uart3 {
        pinctrl-names = "default";
        pinctrl-0 = <&pinctrl_uart3>;
        status = "okay";
};


&uart7 {
        pinctrl-names = "default";
        pinctrl-0 = <&pinctrl_uart7>;
        status = "okay";
};
添加后效果如下：

编译测试
单独编译设备树：
. /opt/fsl-imx-x11/4.1.15-2.0.0/environment-setup-cortexa7hf-neon-poky-linux-gnueabi
elf@ubuntu:~/work/linux-imx-imx_4.1.15_2.0.0_ga$ make dtbs
使用scp将设备树拷贝到开发板：
elf@ubuntu:~/work/linux-imx-imx_4.1.15_2.0.0_ga$ scp arch/arm/boot/dts/imx6ull-elf\1-emmc.dtb root@172.16.0.175:/run/media/mmcblk1p1/
进行sync操作后重启开发板：

启动之后，可以看到在/dev目录下生成节点ttymxc0、ttymxc1、ttymxc2、ttymxc6，分别对应我们添加的UART1，UART2，UART3，UART7。

我们对UART2\UART3\UART7进行测试（UART1是调试串口，这里不测试），UART2和UART3分别对应板子上的RS485_1和RS485_2，我们将RS485_1和RS485_2进行收发互测，将两路RS485的A1-A2和B1-B2进行相连。UART7对应RS232，我们收发短接测试，将TX-RX收发互连。
串口        设备节点        接口        板子丝印
UART1        ttymxc0        调试串口, 连接到CH340E        DEBUG
UART2        ttymxc1        RS485_1        A1、B1
UART3        ttymxc2        RS485_2        A2、B2
UART7        ttymxc6        RS232        TX、RX

我们使用已经写好的测试程序进行简单测试，可以直接使用开发板文件系统/usr/bin/下的elf1_cmd_serialport进行测试。
测试RS485_1(UART2)和RS485_2(UART3)输入以下命令，注意空格：
root@ELF1:~# elf1_cmd_serialport ttymxc1 &
root@ELF1:~# elf1_cmd_serialport ttymxc2 -o -b 9600 -t aabbccddeeff 1

上图显示信息中/dev/ttymxc2 nwrite表示通过RS485_2(UART3)发送的具体数据，/dev/ttymxc1 nread表示通过RS485_1(UART2)接收到的数据。
测试RS232(UART7)使用命令：
root@ELF1:~# elf1_cmd_serialport ttymxc6 -o -b 9600 -t aabbccddeeff 1