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(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)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(guó)際上常用的操作系統(tǒng)有 VxWorks、Windows CE、Linux等。其中，微軟公司開(kāi)發(fā)的 Windows CE 以其快速的開(kāi)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(lái)越多嵌入式產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的首選。

由于嵌入式系統(tǒng)的硬件平臺(tái)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(gè)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(dòng)并不全，因此開(kāi)發(fā)人員經(jīng)常需要根據(jù)自己特定的硬件平臺(tái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)。WindowsCE.net的標(biāo)準(zhǔn)BSP一般只為我們開(kāi)通了一個(gè)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(kāi)發(fā)S3C2410的另外兩個(gè)串口驅(qū)動(dòng)的。

一、S3C2410及其串口簡(jiǎn)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(jì)，能滿足嵌入式系統(tǒng)對(duì)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(chǔ)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(shí)鐘產(chǎn)生器，一個(gè)通道的USB從接口，4通道的PWM定時(shí)器和一個(gè)通道的內(nèi)部定時(shí)器，帶有看門狗定時(shí)器，117個(gè)通用IO口，包括24個(gè)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(jì)，特別適合于對(duì)功耗敏感的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

S3C2410的串口提供了3組獨(dú)立的異步串行I/O，每個(gè)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(lái)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(cuò)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M(fèi)ODEM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(dòng)程序特點(diǎn)

設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是將操作系統(tǒng)和設(shè)備連接起來(lái)，使得操作系統(tǒng)能夠識(shí)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(dòng)程序有兩種模型：內(nèi)建驅(qū)動(dòng)程序（Built  in Driver）和可安裝驅(qū)動(dòng)程序（Installable Driver）。內(nèi)建驅(qū)動(dòng)程序適用于集成到基于Windows CE的設(shè)備，這些設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是系統(tǒng)所必須的，如鍵盤驅(qū)動(dòng)和顯示驅(qū)動(dòng)等。當(dāng)系統(tǒng)加載時(shí)，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(dòng)程序由設(shè)備管理器（device.exe）動(dòng)態(tài)加載到用戶模式的動(dòng)態(tài)連接庫(kù)，它使用流接口驅(qū)動(dòng)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(dòng)即為可安裝驅(qū)動(dòng)。

Windows CE下驅(qū)動(dòng)程序結(jié)構(gòu)如圖1 所示。在Windows CE下的驅(qū)動(dòng)程序按其結(jié)構(gòu)的不同可分為分層驅(qū)動(dòng)程序和不分層驅(qū)動(dòng)程序兩類。在分層驅(qū)動(dòng)程序中，程序代碼被分為兩層，模型驅(qū)動(dòng)層（MDD）和平臺(tái)相關(guān)驅(qū)動(dòng)層（PDD）。MDD層由頂層所有驅(qū)動(dòng)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(guò)調(diào)用PDD層函數(shù)來(lái)訪問(wèn)硬件。通常，MDD層由微軟提供，不用改動(dòng)，驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)人員只須改動(dòng)針對(duì)特定硬件平臺(tái)的PDD層即可。系統(tǒng)通過(guò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序接口（DDI，是由MDD層或不分層驅(qū)動(dòng)程序?qū)С龅囊唤M函數(shù)）調(diào)用MDD層的功能，而MDD層通過(guò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)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(duì)的，任何分層的驅(qū)動(dòng)程序都可以用不分層的驅(qū)動(dòng)程序來(lái)代替。如果時(shí)間和效能是最關(guān)鍵的要素時(shí)，最好選擇不分層驅(qū)動(dòng)程序。

圖1  Windows CE下驅(qū)動(dòng)程序的結(jié)構(gòu) 三、S3C2410串口驅(qū)動(dòng)移植

在WINCE中，串口驅(qū)動(dòng)模型遵循ISO/OSI網(wǎng)絡(luò)通訊模型，就是說(shuō)串口屬于WINCE網(wǎng)絡(luò)模塊的一部分，其中硬件實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的物理層，驅(qū)動(dòng)和 serialAPI共同組成數(shù)據(jù)的鏈路層。WINCE提供的串口驅(qū)動(dòng)是采用分層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的，MDD提供框架性的實(shí)現(xiàn)，負(fù)責(zé)提供OS所需的基本實(shí)現(xiàn)，并使代碼設(shè)計(jì)與具體的硬件設(shè)計(jì)無(wú)關(guān)，而PDD提供了對(duì)硬件操作的相應(yīng)代碼，而這些代碼則通過(guò)結(jié)構(gòu)體PHWOBJ相互聯(lián)系起來(lái)。PHWOBJ結(jié)構(gòu)體包含該驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的中斷識(shí)別號(hào)以及該驅(qū)動(dòng)在PDD層所使用的所有其它接口函數(shù)的接口。從整體來(lái)看，串口驅(qū)動(dòng)屬于可安裝驅(qū)動(dòng)。在針對(duì)一種特定硬件實(shí)現(xiàn)串口驅(qū)動(dòng)的時(shí)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(lái)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，即實(shí)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(dòng)模型定義了串口的全部功能。也就是說(shuō)，在這種模型中，除定義了常用的TX和RX外，還對(duì)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(dòng)的能力。

為添加串口2和串口3的驅(qū)動(dòng)，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)

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然后在注冊(cè)表中添加中串口2、3的注冊(cè)項(xiàng)：
[HKEY_LOCAL_MACHINEDriversBuiltInUART1]
"DeviceArrayIndex"=dword:1
"Irq"=dword:13          //中斷號(hào)
"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(dòng)動(dòng)態(tài)連接庫(kù)
"Index"=dword:2
[HKEY_LOCAL_MACHINEDriversBuiltInUART2]
"DeviceArrayIndex"=dword:2
"Irq"=dword:09     //中斷號(hào)
"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(dòng)動(dòng)態(tài)連接庫(kù)
"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(gè)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(duì)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(guò)搜索注冊(cè)表中DeviceArrayIndex項(xiàng)的值，返回給MDD層一個(gè)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(dòng)更改完畢。重新編譯，生成新的SDK，安裝后即可在新平臺(tái)下使用串口2和串口3。

在EVC中通過(guò)函數(shù)CreateFile(szPort,GENERIC_READ|GENERIC_WRITE, 0,NULL, OPEN_EXISTING,0,NULL)即可打開(kāi)所需的串口，然后通過(guò)COMMTIMEOUTS結(jié)構(gòu)設(shè)置通訊超時(shí)設(shè)置，通過(guò)DCB結(jié)構(gòu)設(shè)置奇偶校驗(yàn)、波特率、停止位個(gè)數(shù)等。成功打開(kāi)端口后，就可以通過(guò)WriteFile發(fā)送數(shù)據(jù)，通過(guò)ReadFile接收數(shù)據(jù)。

四、結(jié)束語(yǔ)

本文作者的創(chuàng)新點(diǎn)在于充分利用S3C2410硬件資源，開(kāi)發(fā)OEM層串口驅(qū)動(dòng)程序，由于可以同時(shí)使用三個(gè)串口，提高了穩(wěn)定性，精簡(jiǎn)硬件設(shè)計(jì)，具有較好的推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：
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