組み込みシステムでは、シリアル ポートはシステム デバッグ用のログ出力に使用でき、短距離低速通信にも使用でき、非常に実用的な通信ポートです。
この記事ではシングルボードカーネルをベースにした機能を紹介します。RockPI 4ALinux 4.4RK3399 UART
1. UART の概要
UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter): 汎用の非同期送受信機で、短距離、低速、シリアルおよび全二重データ伝送に適しています。
中国では、シリアル ポートは一般にシリアル通信ポートを指します。ピンは 9 本あり、レベルを使用します。PCCOMRS-232
組み込みシステムでは、シリアル ポートは通常ポートを指します。一般的には 3 ピンが使用され、レベルが使用されます。UARTTTL
TTL/RS-232/RS-485レベル基準を指しますが、違いは次のとおりです。
| レベル基準 | 論理0 | ロジック 1 | 転送方法 |
|---|---|---|---|
TTLレベル |
0 ~ 0.4V |
2.4 ~ 5V |
全二重 |
RS-232レベル |
3 ~ 15V |
-15 ~ -3V |
全二重 |
RS-485レベル |
-6 ~ -2V |
2 ~ 6V |
半二重（差動伝送、長距離） |
組み込みシングルボードをデバッグする場合、次の図に示すように、シングルボードとのシリアル通信を実装するモジュールを選択できます。USB转TTLPC
RK3399 UARTコントローラーの機能:
1. 5ウェイシリアルポートをサポートします。
2.送信モードをサポートまたは中断します。DMA
3. 2 つの 64 バイト送受信をサポートします。FIFO
4. 5/6/7/8シリアル データの送信または受信をサポートします。bit
5. スタート、ストップ、パリティチェックなどの標準的な非同期通信ビットをサポートします。
6. 最大クロックボーレートは 4 までサポートされます。Mbps
7.自動フロー制御モードをサポートします。UART0/3
RK3399 UARTピンの説明を次の図に示します。
2.UART接続
ROCKPi 4A以下の図に示すように、ボードには 40 ピンの拡張ポートがあります。radxa
RockPI 4A単体ボードはデバッグ用シリアルポートとして使用され、シリアルポートに変換するためのピン接続方法は次のとおりです。UART2USBTTL
| RockPI4A シングルボード | USB-TTLシリアルポート |
|---|---|
| PIN8（UART2_TXD） | RXD |
| PIN9（GND） | GND |
| PIN10（UART2_RXD） | テキサス州 |
RockPI 4A単一ボードのデバッグ シリアル ポート構成を次の図に示します。
シリアル ポートを接続するときは、まず接続が正しいことを確認してから、シリアル ポートのピン レベルに互換性があるかどうか、およびシリアル ポートのパラメータ設定が正しいかどうかを確認する必要があります。そうしないと、シリアル ポートが使用できなくなったり、文字化けしたりする可能性があります。GND
3.UARTの設定
はじめに構成を構成する例として単一のボードを取り上げます。ROCKPI 4ARK3399 DTSUART
3.1. シリアルポートのエイリアス
通常のシリアルポートデバイスは、シリアルポート番号に従って番号が付けられ、対応するデバイスとして登録されます。dtsaliasesserialxttySx
設定ファイル: .arch/arm64/boot/dts/rockchip/rk3399.dtsi
RK3399 DTSは次のように定義されます。aliases
エイリアス { ... serial0 = &uart0;シリアル1 = &uart1;シリアル2 = &uart2;シリアル3 = &uart3;シリアル4 = &uart4; };
変更を として登録すると、次の変更を行うことができます。UART4ttyS1
エイリアス { ...シリアル 0 = &uart0;シリアル 1 = &uart4; ## uart1 を uart4 に置き換えます...シリアル 4 = &uart1 ;
3.2. シリアルポートの設定
設定ファイル: .arch/arm64/boot/dts/rockchip/rk3399.dtsi
UART0 dts構成は次のとおりです。
uart0: シリアル@ff180000 { 互換 = "rockchip,rk3399-uart", "snps,dw-apb-uart"; reg = <0x0 0xff180000 0x0 0x100>; ## uart0 レジスタ アドレス 0xff180000 およびマッピング サイズ 0x100クロック = <&cru SCLK_UART0 >, <&cru PCLK_UART0>; ## uart0 によって使用されるクロック クロック名 = "baudclk", "apb_pclk";割り込み = <GIC_SPI 99 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH 0>; ## uart0 は SPI 割り込み、割り込み番号 131 (99+32) を使用します。 、DMA モードは使用されませんreg-shift = <2>; ## レジスタ アドレスは 2 ビットオフセットされます、つまり、offset+4 reg-io-width = <4>;レジスタ ビット幅は 32 ビットです。 。pinctrl-names = "default"; pinctrl-0 = <&uart0_xfer &uart0_cts &uart0_rts>; ## uart0 はフロー制御ピンstatus = "disabled" を使用します};
UART0 pinmuxフロー制御ピンを含む構成。cts/rts
uart0 { uart0_xfer: uart0-xfer { Rockchip,pins = <2 16 RK_FUNC_1 &pcfg_pull_up>, <2 17 RK_FUNC_1 &pcfg_pull_none>; }; uart0_cts : uart0-cts { rockchip,pins = <2 18 RK_FUNC_1 &pcfg_pull_none>; }; uart0_rts : uart0-rts { rockchip,pins = <2 19 RK_FUNC_1 &pcfg_pull_none>; }; };
注記：
RK3399 UART0割り込み番号は131です。割り込み番号は 32 から始まり、デフォルトでは0 から始まるため、設定された割り込み番号は 131 ～ 32、つまり 99 になります。SPIdtsSPIUART0
システムの起動後、シリアル ポート割り込み (131 および 132) を表示できます。
root@xiaotianbsp:/# cat proc/interrupts CPU0 CPU1 CPU2 CPU3 CPU4 CPU5 14: 0 0 0 0 0 0 GICv3 29 エッジ Arch_timer ... 35: 16 0 0 0 0 0 GICv3 131 レベル シリアル ... 222: 301 0 0 0 0 0 GICv3 132 レベルのデバッグ ... エラー: 0
3.3. シリアルポートの有効化
設定ファイル: .arch/arm64/boot/dts/rockchip/rockpi-4-linux.dtsi
UART0 dts有効にする構成は次のとおりです。
&uart0 { pinctrl-names = "default"; pinctrl-0 = <&uart0_xfer &uart0_cts>; ## ok: シリアル ポート機能をオンにします; 無効: シリアル ポート機能をオフにします。 }; & uart2 { status = "ok"; ## シリアルポート 2 を有効にする };
注記：
status = "okay"または、は使用できません。"ok"enable
カーネル解析コードは次のとおりです。
static bool __of_device_is_available(const struct device_node *device) { ... status = __of_get_property(device, "status", &statlen); ... if (statlen > 0) { if (!strcmp(status, "ok") || !strcmp(status, "ok")) return true; falseを返します。}
3.4、ttyFIQ0
システムはデバイスとして使用されます。/dev/ttyFIQ0console
設定ファイル: 、内容は次のとおりです。arch/arm64/boot/dts/rockchip/rockpi-4-linux.dtsi
fiq_debugger: fiq-debugger { status = "disabled";互換性 = "rockchip,fiq-debugger"; Rockchip,serial-id = <2>;シリアル ポート番号 (UART2) を使用して、この属性の値を変更します。同時にシリアルポートの pinmux を切り替えます。Rockchip , irq-mode-enable = <1>; * uart が fiq の代わりに irq を使用する場合 */ rockchip ,baudrate = <1500000>; /* 115200 と 1500000 のみ */ pinctrl-names = "default" = <&uart2c_xfer>; ## pinmux はシリアルに対応する必要があります-id };
RockPI 4Aボードが使用するシステムに応じて、設定ファイルにパラメータを設定します。Debianextlinux.confconsole
root@xiaotianbsp:/boot/extlinux# cat extlinux.conf タイムアウト 10 メニュー タイトル カーネルの選択 ラベル kernel-4.4.154-90-rockchip-ga14f6502e045 kernel /vmlinuz-4.4.154-90-rockchip-ga14f6502e045 devicetreedir /dtbs/4.4 .154-90-rockchip-ga14f6502e045 ## Early printk を有効にします。ttyFIQ0 がコンソール デバイスとして使用されます。シリアル ポートのボー レートは 1.5M、8 データ ビット、1 ストップ ビットです 。earlyprintk console=ttyFIQ0,1500000n8 init=/sbin/ init root=PARTUUID=b921b045-1d rw rootwait rootfstype=ext4
システム起動後はそのままご覧いただけます。cmdline
root@xiaotianbsp:~# cat /proc/cmdlineearlyprintk console=ttyFIQ0,1500000n8 init=/sbin/init root=PARTUUID=b921b045-1d rw rootwait rootfstype=ext4
4.UARTドライバー
RK3399 Linux4.4カーネルドライバーは 8250 ユニバーサル ドライバーを使用し、タイプは です。主な実装ファイル:UART16550A
drivers/tty/serial/8250/8250_dma.c ## UART dma 実装 drivers/tty/serial/8250/8250_dw.c ## Synopsys DesignWare 8250 シリアル ポート ドライバー drivers/tty/serial/8250/8250_early.c ## 初期のコンソール実装 drivers/tty/serial/8250/8250_port.c ## UART ポート設定に関連するインターフェイス
UARTドライバーとデバッグについては後ほど紹介します。
5. カーネルログのデバッグ
組み込みシステムでは、機能デバッグのためにシリアル ポートを使用してカーネル ログを出力することが最も一般的です。Linux
5.1、プリントク
カーネルでは、カーネル情報をカーネル情報バッファに出力する関数が用意されています。Linuxprintk()
カーネル ログ出力は、次のようなさまざまなレベルの定義ファイルに分割されます。include/linux/kern_levels.h
#define LOGLEVEL_EMERG 0 /* システムが使用できません */ #define LOGLEVEL_ALERT 1 /* 直ちにアクションを実行する必要があります */ #define LOGLEVEL_CRIT 2 /* 重大な状態 */ #define LOGLEVEL_ERR 3 /* エラー状態 */ #define LOGLEVEL_WARNING 4 /*警告状態 */ #define LOGLEVEL_NOTICE 5 /* 通常だが重要な状態 */ #define LOGLEVEL_INFO 6 /* 情報 */ #define LOGLEVEL_DEBUG 7 /* デバッグレベルのメッセージ */
関数に加えて、とも使用できます。printk()pr_**()dev_**()
pr_**定義ファイル: 、マクロは次のように定義されます。include/linux/printk.h
#define pr_emerg(fmt, ...) \ printk(KERN_EMERG pr_fmt(fmt), ##__VA_ARGS__) #define pr_alert(fmt, ...) \ printk(KERN_ALERT pr_fmt(fmt), ##__VA_ARGS__) #define pr_crit( fmt, ...) \ printk(KERN_CRIT pr_fmt(fmt), ##__VA_ARGS__) #define pr_err(fmt, ...) \ printk(KERN_ERR pr_fmt(fmt), ##__VA_ARGS__) #define pr_warning(fmt, .. .) \ printk(KERN_WARNING pr_fmt(fmt), ##__VA_ARGS__) #define pr_warn pr_warning #define pr_notice(fmt, ...) \ printk(KERN_NOTICE pr_fmt(fmt), ##__VA_ARGS__) #define pr_info(fmt, .. .) \ printk(KERN_INFO pr_fmt(fmt), ##__VA_ARGS__)
dev_**定義ファイル: 、関数は次のように定義されます。drivers/base/core.c
#definedefine_dev_printk_level(func, kern_level) \ void func(const struct device *dev, const char *fmt, ...) \ { \ struct va_format vaf; \ va_list 引数; \ \ va_start(args, fmt); \\ vaf.fmt = fmt; \ vaf.va = &args; \ \ __dev_printk(kern_level, dev, &vaf); \ \ va_end(args); \ } \ EXPORT_SYMBOL(func); define_dev_printk_level (dev_emerg, KERN_EMERG);定義_dev_printk_level(dev_alert, KERN_ALERT);定義_dev_printk_level(dev_crit, KERN_CRIT);定義_dev_printk_level(dev_err, KERN_ERR);定義_dev_printk_level(dev_warn, KERN_WARNING);定義_dev_printk_level(dev_notice, KERN_NOTICE);定義_dev_printk_level(_dev_info, KERN_INFO);
5.1.1. ログ出力レベル
カーネル ログの出力レベルは、またはの値を変更することで調整できます。loglevel/proc/sys/kernel/printk
システムを起動する前に、設定を通じてシリアル ポートのログ出力を調整できます。loglevel
root@xiaotianbsp:~# cat /boot/extlinux/extlinux.conf ... label kernel-debug kernel /debug/Image fdt /debug/rk3399-rock-pi-4a.dtb ## シリアル ポート出力を調整するためにログレベルを変更しますログレベル 追加 Earlyprintk console=ttyFIQ0,1500000n8 loglevel=4 init=/sbin/init root=PARTUUID=b921b045-1d rw rootwait rootfstype=ext4 no_console_suspend initcall_debug
他のシステム (:や など) は通常、で変更されます。Ubuntun、BuildrootAndroidbootargsloglevel
注記：
no_console_suspendLinux システムの電源管理のデバッグに使用されます。つまり、システムがスリープ (サスペンド) した後も、シリアル ポートはスリープせず、引き続き出力できます。
システム起動後、シリアルポートのログ出力レベルを動的に調整することもできます。
root@xiaotianbsp:/proc/sys/kernel# cat printk 7 4 1 7 root@xiaotianbsp:/proc/sys/kernel# echo 4 > printk root@xiaotianbsp:/proc/sys/kernel# cat printk 4 4 1 7
printkの数字はさまざまなログ レベルに対応しています。ポートのログ レベルを変更するだけです。console
int console_printk[4] = { CONSOLE_LOGLEVEL_DEFAULT, /* console_loglevel */ ## コンソール ログ レベル MESSAGE_LOGLEVEL_DEFAULT, /*default_message_loglevel */ ## デフォルトのメッセージ ログ レベル CONSOLE_LOGLEVEL_MIN, /* minimum_console_loglevel */ ## 最小コンソール ログ レベル CONSOLE_LOGLEVEL_DEFAULT, /*default_console_loglevel */ ##デフォルトのコンソールログレベル };
5.1.2. ログのタイムスタンプ
システムの起動後、カーネル ログのタイムスタンプの表示を動的に調整できます。
## 1. 時間の値は Y です。これは、タイムスタンプ root@xiaotianbsp:/# cat /sys/module/printk/parameters/time Y ## 2. この時点で、ログにはタイムスタンプ root@xiaotianbsp:/が表示されます。 # find . -name time [ 1719.836194] FAT-fs (sda4): エラー、FAT への無効なアクセス (エントリ 0x07b03538) [1719.836874] FAT-fs (sda4): エラー、FAT への無効なアクセス (エントリ 0x07b03538) ## 3.時間の値を N root@xiaotianbsp:/# echo N > /sys/module/printk/parameters/time ## 4. この時点で、ログにはタイムスタンプ root@xiaotianbsp:/# find が表示されます。 -fs (sda4): エラー、FAT への無効なアクセス (エントリ 0x07b03538) FAT-fs (sda4): エラー、FAT への無効なアクセス (エントリ 0x07b03538)
5.2、dmesg
システムの起動後、カーネルの起動フェーズを見逃した場合、または非シリアル ポート (ログインなど) を使用してデバッグ ボードに接続した場合は、 を使用してカーネル ログを表示できます。adb/sshdmesg
dmesg使用方法は次のとおりです。
root@xiaotianbsp:/# dmesg -h 使用法 : dmesg [オプション] カーネル リング バッファを表示 オプション: -C, --clear カーネル リング バッファをクリアします-c, --read-clear 読み取りおよびクリアすべてのメッセージ-D、--console-off コンソールへのメッセージの印刷を無効にする-E、--console-on コンソールへのメッセージの印刷を有効にする-F、--file <file> カーネル ログ バッファの代わりにファイルを使用する-f、- -facility <list> 出力を定義された機能に制限します-H, --human 人間が判読できる出力-k, --kernel カーネル メッセージを表示します-L, --color[=<when>] メッセージを色付けします (自動、常にまたはなし)。デフォルトで有効になります-l, --level <list> 出力を定義されたレベルに制限します-n, --console-level <level> コンソールに出力されるメッセージのレベルを設定します-P, --nopager 出力をページャーにパイプしません- r, --raw 生のメッセージ バッファを出力します-S, --syslog /dev/kmsg ではなく syslog(2) を強制的に使用します-s, --buffer-size <size> カーネル リング バッファをクエリするためのバッファ サイズ-u 、 --userspace ユーザー空間メッセージを表示します-w、 --follow 新しいメッセージを待ちます-x、 --decode 機能とレベルを読み取り可能な文字列にデコードします-d、 --show-delta 印刷されたメッセージ間の時間デルタを表示します-e、 --reltimeローカル時刻とタイムデルタを読み取り可能な形式で表示します。 -T、--ctime 人間が判読できるタイムスタンプを表示します (不正確な可能性があります!) -t、-notime メッセージ付きのタイムスタンプは表示しません --time-format <format> タイムスタンプを表示します指定された形式を使用します: [delta|reltime|ctime|notime|iso]一時停止/再開すると、ctime および iso タイムスタンプが不正確になります。-h , --help このヘルプを表示して終了します。-V, --version バージョン情報を出力して終了します。サポートされるログ機能: kern - カーネル メッセージ user - ランダムなユーザー レベル メッセージ mail - メール システム デーモン - システム デーモン auth - セキュリティ/認可メッセージ syslog - syslogd によって内部的に生成されるメッセージ lpr - ライン プリンタ サブシステム ニュース - ネットワーク ニュース サブシステムサポートされるログレベル (優先度): emerg - システムが使用不可です alert - 直ちにアクションを実行する必要があります crit - 重大な状態 err - エラー状態 warn - 警告状態 Notice - 正常だが重要な状態 info - 情報 デバッグ - デバッグレベルのメッセージ 詳細については
5.2.1. カーネルログの表示
root@xiaotianbsp:/# dmesg [ 0.000000] 物理 CPU 0x0 での Linux の起動 [ 0.000000] cgroup subsys cpuset の初期化 [ 0.000000] cgroup subsys cpuacct の初期化 [ 0.000000] Linux バージョン 4.4.154 -90-ロックチップ- ga14f6502e045 (root@2705a206000b) (gcc バージョン 7.3.1 20180425 [linaro-7.3-2018.05 リビジョン d29120a424ecfbc167ef90065c0eeb7f91977701] (Linaro GCC 7.3-2018.05) # 22 SMP 2019 年 7 月 30 日火曜日 10:32:28 UTC
5.2.2. ログ出力レベルの制限
## 仅输出力エラー情報 root@xiaotianbsp:/# dmesg -l err [ 2.170152] Rockchip-pcie f8000000.pcie: PCIe リンク トレーニング gen1 タイムアウト! [ 2.175658] rk-vcodec ff650000.vpu_service: power_model ノードが見つかりませんでした [ 2.180010] rk-vcodec ff660000.rkvdec: power_model ノードが見つかりませんでした [ 2.200359] Rockchip-vop ff900000.vop: Rockchip,grf プロパティが見つかりません [ 2.201913]ロックチップ- vop ff8f0000.vop: Rockchip,grf プロパティがありません [ 2.203632] i2c i2c-9: of_i2c: /hdmi@ff940000/ports でのモーダリア障害 [ 2.240381] mali ff9a0000.gpu: レギュレーターの取得に失敗しました [ 2.240839] mali ff9a0000.gpu:パワーコントロールの初期化に失敗しました [ 2.260317] rk_gmac-dwmac fe300000.ethernet: クロック clk_mac_speed を取得できません
## 同時出力エラーと警告情報 root@xiaotianbsp:/# dmesg -l err,warn [ 0.000000] Rockchip_clk_register_frac_branch: dclk_vop0 の親として dclk_vop0_frac が見つかりませんでした。レート変更が機能しない可能性があります [ 0.000000] Rockchip_clk_register_frac_branch: 見つかりませんでした親としての dclk_vop1_frac dclk_vop1 の場合、レート変更が機能しない可能性があります [ 0.000000] Rockchip_cpuclk_pre_rate_change: alt-divider 33 を 31 に制限します [ 1.589058] サーマル Thermal_zone1: power_allocator: Sustainable_power が推定されます [ 1.637902] phy-ff770000.syscon:[email protected] : VBUS 供給レギュレータの取得に失敗しました [ 1.639962] phy phy-ff770000.syscon:[email protected]: VBUS 供給レギュレータの取得に失敗しました [ 2.170152] Rockchip-pcie f8000000.pcie: PCIe リンク トレーニング gen1 タイムアウト!
5.2.3. 特定の情報を検索する
root@xiaotianbsp:~# dmesg | grep Rockchip-vop [ 2.197270] Rockchip-vop ff900000.vop: Rockchip,grf プロパティが欠落しています [ 2.198853] Rockchip-vop ff8f0000.vop: Rockchip,grf プロパティが欠落しています root@xiaotianbsp:~# dmesg | grep xiaotianbsp root@xiaotianbsp:~#
5.2.4. リングバッファ情報のクリア
root@xiaotianbsp:/# dmesg -c [ 0.000000] 物理 CPU 0x0 で Linux を起動 [ 0.000000] cgroup subsys cpuset の初期化 [ 0.000000] cgroup subsys cpu の初期化 [ 0.000000] cgroup subsys cpuacct の初期化 ... root@xiaotianbsp:/# dmesg root @xiaotianbsp:/#
dmesgさらに多くの使い方を自分でテストできます。
注：転載する場合は、著者と出典を明記してください。
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