嵌入式系統除錯Uboot串列埠互動除錯

1 硬體連線

我們需要一個USB轉串列埠線來除錯，有兩種規格如下：

規格1

規格2

其他轉換晶片如CH340，PL2303，FTP232也都是可以的，FTP232能夠支援的最大波特率會更高。

在板上可以看到如下一個介面：

我們使用串列埠2也就是UART2來做除錯口，將USB轉串列埠線的RX，TX，GND連線到板子上UART2的TX，RX，GND。

2 波特率配置

如果CONFIG_BAUDRATE不是115200，修改為115200，因為不是所有晶片都可以支援高波特率的（15000000）：

修改後編譯U-Boot並燒錄。

3 除錯

首先我們建立一個串列埠連線：

協議選擇SERIAL：

注意：埠號對應我們USB轉串列埠的那個埠，波特率要115200；

點選“連線”：

最後給板子上電，可以看到串列埠的UBoot日誌輸出：

4  Driver Model(DM)模型

uboot引入了驅動模型（driver model），這種驅動模型為驅動的定義和訪問介面提供了統一的方法;提高了驅動之間的相容性以及訪問的標準型。

uboot的DM主要有四個組成部分：

udevice - 簡單就是指裝置物件，可以理解為kernel中的device。

driver - udevice的驅動，可以理解為kernel中的device_driver。和底層硬體裝置通訊，並且為裝置提供面向上層的介面。

uclass - 使用相同方式的操作集的device的組。相當於是一種抽象。uclass為那些使用相同介面的裝置提供了統一的介面。

uclass_driver - 對應uclass的驅動程式。主要提供uclass操作時，如繫結udevice時的一些操作。

呼叫關係如下：

DM的模型支援原始碼在：include/dm

幾個關鍵資料結構的說明：

1. uclass id

在uclass-id.h中定義了相關的id，部分列舉如下：

比如我們串列埠用到uclass的ID就是UCLASS_SERIAL。

2. uclass

同一類裝置屬於同一個uclass，擁有相同的uclass ID。比如說RTC晶片，

市面上RTC晶片很多，由不同的廠家生產，其記憶體暫存器定義甚至訪問介面都不一樣，所以RTC的driver肯定是不一樣的，但是從功能的角度來說，他們都是用來記錄時間的，所他們都屬於rtc-class。 uclass從層級結構來講，起到非常好的承上啟下的作用，它既能遮蔽具體裝置個體間的差異性，向使用者提供統一的介面，又能為同一類的裝置定義統一的處理函式，具體的裝置驅動只需要實現這些處理函式即可，從而簡化的裝置驅動的開發。 

我們可以在uclass.h中找到uclass的定義如下：

從裝置的角度來看，同一類的裝置（比如RTC）擁有相同的uclass ID，並全部掛在該uclass下；從驅動的角度來看，uclass driver實現通用的處理邏輯。

3. uclass_driver

同樣我們可以在uclass.h中找到struct uclass_driver的定義，這個結構體定義了一組我們訪問uclass的介面：

post_bind  // 在udevice被繫結到該uclass之後呼叫

pre_unbind // 在udevice被解綁出該uclass之前呼叫

pre_probe  // 在該uclass的一個udevice進行probe之前呼叫

post_probe // 在該uclass的一個udevice進行probe之後呼叫

pre_remove // 在該uclass的一個udevice進行remove之前呼叫

child_post_bind // 在該uclass一個udevice的一個子裝置被繫結到該udevice之後呼叫

child_pre_probe // 在該uclass的一個udevice的一個子裝置進行probe之前呼叫

init     // 安裝該uclass的時候呼叫

destroy  // 銷燬該uclass的時候呼叫

4. udevice

我們可以在device.h中找到定義：

const struct driver *driver; // 該udevice對應的driver

const char *name; // 裝置名

void *platdata; // 該udevice的平臺資料

void *parent_platdata; // 提供給父裝置使用的平臺資料

void *uclass_platdata; // 提供給所屬uclass使用的平臺資料

int of_offset; // 該udevice的dtb節點偏移，代表了dtb裡面的這個節點node

ulong driver_data; // 驅動資料

struct udevice *parent; // 父裝置

void *priv; // 私有資料的指標

struct uclass *uclass; // 所屬uclass

void *uclass_priv; // 提供給所屬uclass使用的私有資料指標

void *parent_priv; // 提供給其父裝置使用的私有資料指標

struct list_head uclass_node; // 用於連線到其所屬uclass的連結串列上

struct list_head child_head; // 連結串列頭，連線其子裝置

struct list_head sibling_node; // 用於連線到其父裝置的連結串列上

uint32_t flags; // 標識

5. driver

同樣我們可以在device.h中找到定義：

char *name;    // 驅動名

enum uclass_id id;  // 對應的uclass id

const struct udevice_id *of_match; //用於和device tree裡面的裝置節點匹配

 (*bind)   // 用於繫結目標裝置到該driver中

 (*probe)   // 用於probe目標裝置,啟用

 (*remove) // 用於remove目標裝置。禁用

 (*unbind) // 用於解綁目標裝置到該driver中

 (*ofdata_to_platdata) // probe之前，解udevice的dts節點，轉化成udevice的資料

 (*child_post_bind) // 如果目標裝置的一個子裝置被繫結之後，呼叫

 (*child_pre_probe) // 在目標裝置的一個子裝置被probe之前，呼叫

 (*child_post_remove) // 在目標裝置的一個子裝置被remove之後，呼叫

int priv_auto_alloc_size; //需要分配多少空間作為其udevice的私有資料

int platdata_auto_alloc_size; //需要分配多少空間作為其udevice的平臺資料

int per_child_auto_alloc_size;  //每個子裝置需要多少私有資料

int per_child_platdata_auto_alloc_size; //每個子裝置需要多少平臺資料

const void *ops; // 操作集，提供給uclass用，格式具體由uclass決定

uint32_t flags; // 一些標誌位

5 串列埠驅動程式及DTS

5.1 驅動程式

U-Boot中的驅動程式目錄如下（drivers）：

其中serial中存放的是串列埠相關的驅動原始碼。

其中ns16550.c為串列埠驅動程式，採用的是DM的框架，我們可以在原始碼中檢視到相關的定義：

這裡的U_BOOT_DRIVER其實是一個巨集定義，這段程式碼其實就是定義一個DM driver，見上節課DM中driver的結構。udevice最終會由一組API來訪問這個driver。

5.2 裝置樹

目錄在：arch/arm/dts中：

在rk3308-u-boot.dtsi中，可以看到一個stdout指向uart2，其實就是把串列埠2作為標準輸出：

需要注意的是，serial驅動在載入的時候需要依賴clk驅動，如果在這個時候clk驅動還沒有正常載入，需要在對應uart的dts節點中加入clock-frequency屬性，同樣在該dts檔案中可以找到uart2描述：

status可以是okay也可以是disable，表示使能和關閉。

最後我們在u-boot/configs/evb-rk3308_defconfig檔案中配置好相關串列埠做控制檯以及對應的波特率就可以了。

 

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Uboot串列埠除錯就是這樣Easy！！

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筆者基於嵌入式系統框架內容如下整理編輯：