[發明專利]ARM平臺LINUX系統下模擬多路全雙工串口的方法

有效

• 申請號: 201210395689.3
• 申請日: 2012-10-17
• 公開（公告）號: CN103268248A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發明（設計）人: 任賦;彭勇;鄭福第;黃達福
• 申請（專利權）人: 廈門雅迅網絡股份有限公司
• 主分類號: G06F9/455
• 分類號: G06F9/455
• 代理公司: 深圳市博銳專利事務所 44275
• 代理人: 張明

技術領域

本發明涉及ARM平臺下LINUX系統的應用領域，尤其是指一種ARM平臺LINUX系統下模擬多路全雙工串口的方法。

背景技術

目前，由于ARM的低功耗、高性能，易擴展，LINUX的開源和免費，ARM+LINUX平臺已經成為嵌入式領域最炙手可熱的配套平臺，雖然ARM平臺本身外設已經很豐富，但是在某些情況下，需要更多的串口來和各種外設進行通訊時，串口還是多不夠用。在此情況下通常有兩種方法來解決，

一、通過擴展芯片的方式來增加串口，但無疑擴展芯片會增加產品的成本；二、通過直接使用普通中斷(IRQ）來模擬串口，該方法簡易，直接，易于實現，但是缺點也是顯而易見的，由于LINUX的整個系統調度和互斥使用的都是IRQ中斷方式，在系統運行過程中關IRQ來達到互斥的地方隨處可見，這直接導致該方法實現的模擬串口效率低、誤碼率高、波特率上不去，更不要說模擬多路串口了。

發明內容

本發明的目的在于克服了上述缺陷，提供一種ARM平臺LINUX系統下模擬多路全雙工串口的方法。

本發明的目的是這樣實現的：

相比于常見的模擬串口方法，本發明的有益效果在于采用FIQ中斷作為串口模擬的中斷，使用FIQ中斷來收發數據，對于LINUX系統具有不可屏蔽性，具有非常高的實時性，在同等平臺軟件硬件條件下，杜絕了誤碼問題。提高了通訊波特率，增加了通訊穩定性。且整個方案是根據LINUX下UART驅動的框架建立的，從而可以保障在LINUX系統下的接口統一性，在使用中和普通串口的接口一樣，起始位、停止位、數據位、奇偶檢驗位，收發波特率可分別設置，收發全雙工，很是便利；在硬件資源上僅使用一個硬件定時器，增加多路串口只需增加兩個普通GPIO口，無需額外的硬件資源，可擴展性強。

附圖說明

下面結合附圖詳述本發明的具體結構

圖1為本發明的系統框架示意圖；

圖2為本發明的模擬串口數據發送流程圖；

圖3為本發明的模擬串口數據接收流程圖。

具體實施方式

為詳細說明本發明的技術內容、構造特征、所實現目的及效果，以下結合實施方式并配合附圖詳予說明。

本實施方式一種ARM平臺LINUX系統下模擬多路全雙工串口的方法，它包括：

快速中斷(FIQ）環境建立，包括步驟：

A）、使用靜態數組形式定義FIQ中斷棧空間；此處棧的大小根據中斷服務程序的實現本身而定，最佳的，中斷環境建立中的FIQ中斷棧空間的大小不小于1K，以免堆棧溢出。

B）、修改CPSR寄存器的值，切換系統模式進入FIQ模式；

C）、將FIQ中斷棧空間的首地址賦值給FIQ的棧寄存器SP；

D）、系統退出FIQ模式；

E）、拷貝FIQ的中斷服務程序的跳轉指令至FIQ中斷向量的物理地址處;

需要說明的是，中斷棧的設置時需要切換ARM處理器的模式為FIQ模式，在在設置好堆棧指針后，在切換回原來的系統模式。此外，由于ARM平臺中中斷向量只能容納一條指令，所以這里不能直接把完整的中斷處理程序拷貝至此處，只能拷貝一條跳轉指令，以跳轉到具體的FIQ中斷服務程序處。

再者，由于在LINUX系統中中斷環境的建立先于具體中斷處理程序的組織，此處必須先組織一級中斷處理模型，在中斷處理程序中先進行中斷現場的保護，然后跳轉到具體的中斷處理程序(如定時器中斷處理程序）執行、具體的中斷處理完畢后再進行中斷現場的恢復。

因此，此處最佳的中斷處理程序為三級，第一級為一條跳轉指令，對于高端向量拷貝到0xffff001c，對于低端向量拷貝到0x0000001c處；第二級為FIQ中斷處理程序，進行中斷現場的保護，執行具體的中斷服務程序，并最后恢復中斷現場；第三級為和FIQ掛鉤的具體的中斷處理程序——定時器中斷處理程序。其中第三級中斷處理程序是通過回調函數的方式注冊安裝的，可以動態注冊和去注冊。

F）、刷新系統快速緩沖貯存區(cache）；

G）、開啟FIQ中斷；

上述中斷環境的建立要點在于：

1）、鑒于linux系統本身的特性，FIQ不使用系統虛擬內存。

2）、FIQ有自己的棧指針寄存器，使用前需要配置好對應的棧指針；對于滿遞減堆棧，棧指針初始化為占空間的末端，即A步驟定義的數組首地址加上數組的大小。