基于WindowsCE下S3C2410的多串口移植技術(shù)
嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)滲入到國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域,而嵌入式操作系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng)的靈魂。目前國際上常用的操作系統(tǒng)有 VxWorks、Windows CE、Linux等。其中,微軟公司開發(fā)的 Windows CE 以其快速的開發(fā)流程、靈活的軟硬件選擇和健壯的最終產(chǎn)品已成為越來越多嵌入式產(chǎn)品開發(fā)的首選。
由于嵌入式系統(tǒng)的硬件平臺種類繁多,WindowsCE.net支持的處理器種類就有ARM,POWER PC, MPS、X86等幾大類,各個大類之內(nèi)又包含多種CPU。各硬件廠商提供的 WindowsCE.net 的硬件驅(qū)動并不全,因此開發(fā)人員經(jīng)常需要根據(jù)自己特定的硬件平臺進(jìn)行驅(qū)動開發(fā)。WindowsCE.net的標(biāo)準(zhǔn)BSP一般只為我們開通了一個串口,很難滿足使用要求。本文就是在這樣的背景下介紹在WindowsCE.net下是如何開發(fā)S3C2410的另外兩個串口驅(qū)動的。
一、S3C2410及其串口簡介
該芯片是三星公司生產(chǎn)的32位RISC嵌入式處理器。它專為手持設(shè)備和一般應(yīng)用而設(shè)計,能滿足嵌入式系統(tǒng)對低成本、低功耗、高性能、小體積的要求。為了盡可能減少系統(tǒng)的整體成本,S3C2410包括了以下組件:16KB的指令和數(shù)據(jù)CACHE,處理虛擬存儲器管理的MMU,支持STN和TFT的 LCD控制器,NAND FLASH的系統(tǒng)引導(dǎo)器,SDRAM控制器,觸摸屏接口,USB接口,PLL時鐘產(chǎn)生器,一個通道的USB從接口,4通道的PWM定時器和一個通道的內(nèi)部定時器,帶有看門狗定時器,117個通用IO口,包括24個外部中斷源,內(nèi)部集成8通道ADC。該芯片提供4種電源模式:一般模式、低速模式、休眠模式和掉電模式;支持WINCE、LINUX等嵌入式操作系統(tǒng)。S3C2410是利用ARM的ARM920T內(nèi)核,采用0.18 微米的標(biāo)準(zhǔn)CMOS技術(shù)制造的。它的小巧低功耗全靜態(tài)設(shè)計,特別適合于對功耗敏感的系統(tǒng)設(shè)計。
S3C2410的串口提供了3組獨立的異步串行I/O,每個UART通道都包含了16字節(jié)的FIFO,用于數(shù)據(jù)發(fā)送和接收,并且都可以在中斷方式和 DMA方式下進(jìn)行操作。用來控制串口1、2的寄存器如下:列控寄存器(ULCON)、控制寄存器(UCON)、FIFO控制寄存器(UFCON)、 MODEM控制寄存器(UMCON)、TX/RX狀態(tài)寄存器(UTRSTA)、錯誤狀態(tài)寄存器(UERSTA)、FIFO狀態(tài)寄存器(UFSTAT)、 MODEM狀態(tài)寄存器(UMSTAT)、傳輸緩沖區(qū)寄存器(UTXH)、發(fā)送緩沖區(qū)寄存器(URXH)、波特率寄存器(UBRDIV)。串口3與串口1、 2相比缺少MODEM控制寄存[1]器和狀態(tài)寄存器。
二、Windows CE系統(tǒng)設(shè)備驅(qū)動程序特點
設(shè)備驅(qū)動程序是將操作系統(tǒng)和設(shè)備連接起來,使得操作系統(tǒng)能夠識別設(shè)備并為應(yīng)用程序提供應(yīng)用服務(wù)的程序。
在Windows CE下的驅(qū)動程序有兩種模型:內(nèi)建驅(qū)動程序(Built in Driver)和可安裝驅(qū)動程序(Installable Driver)。內(nèi)建驅(qū)動程序適用于集成到基于Windows CE的設(shè)備,這些設(shè)備驅(qū)動程序是系統(tǒng)所必須的,如鍵盤驅(qū)動和顯示驅(qū)動等。當(dāng)系統(tǒng)加載時,它們被靜態(tài)聯(lián)結(jié)到圖形窗口事件子系統(tǒng)(GWES)??砂惭b驅(qū)動程序由設(shè)備管理器(device.exe)動態(tài)加載到用戶模式的動態(tài)連接庫,它使用流接口驅(qū)動架構(gòu)并借助于文件系統(tǒng)調(diào)用從設(shè)備管理器應(yīng)用程序獲得的指令。串口驅(qū)動即為可安裝驅(qū)動。
Windows CE下驅(qū)動程序結(jié)構(gòu)如圖1 所示。在Windows CE下的驅(qū)動程序按其結(jié)構(gòu)的不同可分為分層驅(qū)動程序和不分層驅(qū)動程序兩類。在分層驅(qū)動程序中,程序代碼被分為兩層,模型驅(qū)動層(MDD)和平臺相關(guān)驅(qū)動層(PDD)。MDD層由頂層所有驅(qū)動程序都使用的公用代碼組成,而PDD層由與特定硬件設(shè)備相關(guān)的代碼組成。MDD層通過調(diào)用PDD層函數(shù)來訪問硬件。通常,MDD層由微軟提供,不用改動,驅(qū)動開發(fā)人員只須改動針對特定硬件平臺的PDD層即可。系統(tǒng)通過設(shè)備驅(qū)動程序接口(DDI,是由MDD層或不分層驅(qū)動程序?qū)С龅囊唤M函數(shù))調(diào)用MDD層的功能,而MDD層通過設(shè)備驅(qū)動程序服務(wù)提供者接口(DDSI,是由PDD層導(dǎo)出的接口函數(shù))調(diào)用PDD層的功能。分層和不分層并不是絕對的,任何分層的驅(qū)動程序都可以用不分層的驅(qū)動程序來代替。如果時間和效能是最關(guān)鍵的要素時,最好選擇不分層驅(qū)動程序。
圖1 Windows CE下驅(qū)動程序的結(jié)構(gòu) 三、S3C2410串口驅(qū)動移植
在WINCE中,串口驅(qū)動模型遵循ISO/OSI網(wǎng)絡(luò)通訊模型,就是說串口屬于WINCE網(wǎng)絡(luò)模塊的一部分,其中硬件實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的物理層,驅(qū)動和 serialAPI共同組成數(shù)據(jù)的鏈路層。WINCE提供的串口驅(qū)動是采用分層結(jié)構(gòu)設(shè)計的,MDD提供框架性的實現(xiàn),負(fù)責(zé)提供OS所需的基本實現(xiàn),并使代碼設(shè)計與具體的硬件設(shè)計無關(guān),而PDD提供了對硬件操作的相應(yīng)代碼,而這些代碼則通過結(jié)構(gòu)體PHWOBJ相互聯(lián)系起來。PHWOBJ結(jié)構(gòu)體包含該驅(qū)動對應(yīng)的中斷識別號以及該驅(qū)動在PDD層所使用的所有其它接口函數(shù)的接口。從整體來看,串口驅(qū)動屬于可安裝驅(qū)動。在針對一種特定硬件實現(xiàn)串口驅(qū)動的時候,首先,我們需要了解硬件的物理特性和控制邏輯,然后,根據(jù)DDSI的約束來進(jìn)行實現(xiàn),即實現(xiàn)與結(jié)構(gòu)體PHWOBJ相關(guān)的一系列函數(shù)即可。串口驅(qū)動模型定義了串口的全部功能。也就是說,在這種模型中,除定義了常用的TX和RX外,還對DTR、RTS等引腳進(jìn)行了定義,使得該串口模型具有支持流控制和Modem驅(qū)動的能力。
為添加串口2和串口3的驅(qū)動,首先在Oalintr.h中添加串口中斷的宏定義:
#define SYSINTR_SERIAL3 (SYSINTR_FIRMWARE+9)
#define SYSINTR_SERIAL2 (SYSINTR_FIRMWARE+19)
[!--empirenews.page--]
然后在注冊表中添加中串口2、3的注冊項:
[HKEY_LOCAL_MACHINEDriversBuiltInUART1]
"DeviceArrayIndex"=dword:1
"Irq"=dword:13 //中斷號
"IoBase"=dword:50004000 //串口2地址
"IoLen"=dword:2C
"Prefix"="COM" //設(shè)備文件前綴
"Dll"="SER2410.Dll" //串口驅(qū)動動態(tài)連接庫
"Index"=dword:2
[HKEY_LOCAL_MACHINEDriversBuiltInUART2]
"DeviceArrayIndex"=dword:2
"Irq"=dword:09 //中斷號
"IoBase"=dword:50008000 //串口3地址
"IoLen"=dword:2C
"Prefix"="COM" //設(shè)備文件名前綴
"Dll"="SER2410.Dll" //串口驅(qū)動動態(tài)連接庫
"Order"=dword:0
"Index"=dword:3
其次,修改文件 ser2410_ser.c。
在此文件中增加串口2、3的初始化函數(shù),并添加兩個函數(shù)表:
SerInitSerial2( ULONG Identifier,PVOID pMddHead,PHWOBJ pHWObj);
SerInitSerial3( ULONG Identifier,PVOID pMddHead,PHWOBJ pHWObj);
const HW_VTBL IoVTbl2{ };
const HW_VTBL IoVTbl3{ };
在函數(shù)GetSerialObject(DWORD DeviceArrayIndex)中添加對串口2、3的處理程序。GetSerialObject函數(shù)是PDD層唯一不能改變函數(shù)名的函數(shù),它最先被 MDD層的COM-Init函數(shù)調(diào)用,通過搜索注冊表中DeviceArrayIndex項的值,返回給MDD層一個PHWOBJ結(jié)構(gòu)體。相關(guān)代碼如下:
if ( DeviceArrayIndex == 0 )
pSerObj = (PHWOBJ)(&IoObj);
else if (DeviceArrayIndex == 1)
pSerObj = (PHWOBJ)(&IoObj2);
else if(DeviceArrayIndex == 2)
pSerObj = (PHWOBJ)(&IoObj3);
else
pSerObj = (PHWOBJ)(&IoObj);
最后,修改文件 ser2410_hw.c 中的函數(shù) SL_Init( PVOID pHead, PUCHAR pRegBase, UINT8 RegStride, EVENT_FUNC EventCallback, PVOID pMddHead, PLOOKUP_TBL ),根據(jù)不同的pHead -〉dwIOBase處理不同的端口內(nèi)容,串口1的dwIOBase為0X50000000,串口2的dwIOBase為0X50004000,串口3的 dwIOBase為0X50008000。
至此,驅(qū)動更改完畢。重新編譯,生成新的SDK,安裝后即可在新平臺下使用串口2和串口3。
在EVC中通過函數(shù)CreateFile(szPort,GENERIC_READ|GENERIC_WRITE, 0,NULL, OPEN_EXISTING,0,NULL)即可打開所需的串口,然后通過COMMTIMEOUTS結(jié)構(gòu)設(shè)置通訊超時設(shè)置,通過DCB結(jié)構(gòu)設(shè)置奇偶校驗、波特率、停止位個數(shù)等。成功打開端口后,就可以通過WriteFile發(fā)送數(shù)據(jù),通過ReadFile接收數(shù)據(jù)。
四、結(jié)束語
本文作者的創(chuàng)新點在于充分利用S3C2410硬件資源,開發(fā)OEM層串口驅(qū)動程序,由于可以同時使用三個串口,提高了穩(wěn)定性,精簡硬件設(shè)計,具有較好的推廣價值。
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