奥巴马最后一次爆粗口:WINCE6.0 S3C6410串口驱动

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作者：LoongEmbedded(kandi)
时间：2011.05.21
类别：WINCE驱动开发
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WINCE串口驱动

备注：本博文基于Real6410+WINCE6.0的系统来学习的

1.      硬件设计

图1

UART接口在此开发板中的应用如下：

UART0作为调试口来使用

图2

UART1用于和GPRS模块SIM900通信

图3

UART2用于和GPS模块COMPASS_EB818通信

图4

UATR3用于和蓝牙模块通信

图5

2.      软件设计

2.1   WINCE串口驱动的架构

在WINCE系统中，串口驱动是作为一个流驱动的形式存在，其驱动架构如下图所示：

图6

串口驱动分为MDD层和PDD层，DD层对上层的Device Manager(device.dll)提供了标准的流设备驱动接口(COM_xxx)，PDD层实现了HWOBJ结构及结构中若干针对于串口硬件操作的函数指针，这些函数指针将指向PDD层中的串口操作函数。DDSI是指MDD层与PDD层的接口，在串口驱动中实际上就是指HWOBJ，PDD层会传给MDD层一个HWOBJ结构的指针，这样MDD层就可以调用PDD层的函数来操作串口。

2.2   MDD层的导出接口函数

MDD层为系统提供流设备接口，这些接口微软已经实现，但还是有必要学习一下

2.2.1         COM_Init

此函数始化串口设备，该函数通过读取注册表获得串口设备号，并获得相应的HWOBJ的结构指针，通过该指针调用PDD层的硬件初始化函数初始化串口。

Identifier：如果驱动被设备管理器加载，那么这个参数将包含一个注册表键值在” HKEY_LOCAL_MACHINE/Drivers/Active”路径下。如果驱动是通过调用RegisterDevice函数来加载的，那么这个值等于dwInfo的值。在COM_Init中，会先打开该键值，用返回的句柄来查询DeviceArrayIndex值，并根据该值获得PDD层的HWOBJ结构指针，下图是COM_Init函数的一部分

图7

2.2.2         COM_Deinit

卸载串口设备，该函数中主要做了一些释放资源的操作。也可以被DeregisterDevice函数调用，而DeregisterDevice函数可以被应用程序调用。

2.2.3         COM_PreDeinit

2.2.4         COM_Open

打开串口设备，当应用程序调用CreateFile函数打开串口时，该函数会被调用来打开串口设备。

pContext：COM_Init函数返回的Handle。

AccessCode：设置访问模式，比如共享读或者是读写模式。

ShareMode：在参数从应用程序中的CreateFile函数中传来，表示是否支持独自占有。

2.2.5         COM_Close

关闭串口设备，当应用程序调用CloseHandle函数的时候会调用这个函数。

pContext：COM_Init函数返回的Handle。

2.2.6         COM_PreClose

2.2.7         COM_Read

读串口数据，应用程序调用ReadFile函数读串口的时候，会调用该函数。

pContext：COM_Open函数返回的Handle。

pTargetBuffer：指向一个用于存放读到数据的Buffer。

BufferLength：pTargetBuffer指向的Buffer的大小。

pBytesRead：实际读到的数据的大小。

2.2.8         COM_Write

写串口数据。应用程序调用WriteFile函数写串口的时候，该函数被调用。

pContext：COM_Open函数返回的Handle。

pSourceBytes：指向一个Buffer，该Buffer包含要写入串口的数据。

NumberOfBytes：要写入串口的数据的大小。

2.2.9         COM_Seek

2.2.10       COM_PowerDown

该函数主要用于串口设备从正常模式进入suspend状态之前需要做的动作。

pContext：串口设备的Handle。

2.2.11       COM_PowerUp

该函数主要用于串口设备从suspend模式恢复到正常模式。

pContext：串口设备的Handle。

2.2.12       COM_IOControl

该函数主要实现了一些串口的IO控制，它会被应用层的一些串口函数调用来获得或者设置串口的状态。

dwOpenData：COM_Open函数返回的Handle。

dwCode：I/O控制操作码。

pBufIn：传入的Buffer。

dwLenIn：传入的Buffer的大小。

pBufOut：传出的Buffer。

dwLenOut：传出的Buffer的大小。

pdwActualOut：实际传出的数据的大小。

对于串口驱动来说，COM_IOControl函数非常有用，应用程序通过调用COM_IOControl函数并传入不同的操作码，实现了控制串口的功能。这里列举一些操作码如下：

操作码   解释

IOCTL_SERIAL_CLR_DTR

设置串口的DTR管脚为低

IOCTL_SERIAL_CLR_RTS

设置串口的RTS管脚为低

IOCTL_SERIAL_DISABLE_IR

禁用串口的红外模式

IOCTL_SERIAL_ENABLE_IR

启用串口的红外模式

IOCTL_SERIAL_GET_COMMSTATUS

清除串口设备的异常标记并返回当前状态

IOCTL_SERIAL_GET_DCB

获得串口的DCB结构

IOCTL_SERIAL_GET_MODEMSTATUS

获得当前Modem的控制寄存器值

IOCTL_SERIAL_GET_PROPERTIES

重新获得当前串口设备的硬件属性

IOCTL_SERIAL_GET_TIMEOUTS

获得串口设备的读写超时

IOCTL_SERIAL_GET_WAIT_MASK

获得等待事件标记掩码

IOCTL_SERIAL_IMMEDIATE_CHAR

在发送数据前，先发送一个特定的字符

IOCTL_SERIAL_PURGE

清除串口中的输入输出Buffer，也可以中止未进行的读写操作

IOCTL_SERIAL_SET_BREAK_OFF

串口通讯从中断状态恢复

IOCTL_SERIAL_SET_BREAK_ON

设置串口为中断状态，停止发送接收数据

IOCTL_SERIAL_SET_DCB

设置串口的DCB结构

IOCTL_SERIAL_SET_DTR

设置串口的DTR管脚为高

IOCTL_SERIAL_SET_QUEUE_SIZE

目前，在微软的MDD层代码中没有支持

IOCTL_SERIAL_SET_RTS

设置串口的RTS管脚为高

IOCTL_SERIAL_SET_TIMEOUTS

设置串口的读写操作超时

IOCTL_SERIAL_SET_WAIT_MASK

设置等待事件标记掩码

IOCTL_SERIAL_SET_XOFF

软件流控模式下，终止数据传输

IOCTL_SERIAL_SET_XON

软件流控模式下，启动数据传输

IOCTL_SERIAL_WAIT_ON_MASK

等待一个与事件掩码中匹配的事件

上述的操作码，很多都会被应用程序调用，看看MDD层中的实现，其中一些也是调用了PDD层下的函数来完成对串口硬件的设置。

2.3   PDD层为MDD层提供的接口

MDD层和PDD层交互的接口是结构体HWOBJ，在串口驱动中，HWOBJ结构中的函数实现了对串口硬件的操作，并在MDD层被调用，定义如下：

图8

BindFlags：用于控制MDD层还是PDD层来启动IST，具体值如下

图9

dwInitID：系统的中断号 ，此成员本来用于当BindFlags取值为THREAD_IN_MDD，也就是在MDD层启动IST线程时记录串口使用的逻辑中断号，但是当前的串口驱动实在PDD层启动IST，所以现在dwIntID成员的取值不是中断号信息，而是借用来记录与串口驱动程序的PDD层对应的串口的端口号。

pFuncTbl： 指向一个PHW_VTBL结构，该结构中包含一个函数指针列表，这些函数指针指向串口硬件操作函数，用于操作串口。

那么结构体HWOBJ的成员是在哪里赋值的呢？从图7我们控制COM_Init函数调用函数GetSerialObject来获取PDD层的创建并且初始化的串口对象，就是在该函数中初始化HWOBJ的结构体成员的，如下图

图10

下面我们来看HW_VTBL类型的全局变量IoVTbl的定义

图11                  

              图12

下面来学习这些函数的功能

2.3.1         HWInit函数

结合图7、11和12可知COM_Init函数在调用GetSerialObject函数来填充全局变量IoVTbl的成员函数指针后，就调用HWInit也就是SerInit函数来初始化PDD层，下面来看看这个函数的实现

图13

下面就来看看CreateSerialObject函数体

图14

2.3.2         HWPostInit函数

在MDD层COM_Init函数的末尾阶段，在初始化所有的数据结构之后和准备IST开始处理中断之前，会调用该函数来执行一些必要的操作。代表性地，可以在该函数中enable硬件中断，但这里只是具体没有做实质上的工作，只是

m_dwInterruptFlag = INTR_NONE;

pContext：指向HWIint函数返回的设备上下文结构体，此结构体包含了对设备进行具体描述的数据信息。

2.3.3         HWDeinit函数

当卸载串口驱动的时候，MDD层会调用该函数来释放一些资源。

pContext：指向HWIint函数返回的设备上下文结构体，此结构体包含了对设备进行具体描述的数据信息。

图15

2.3.4         HWOpen函数

MDD层调用该函数来打开一个串口设备，并且为此串口设备供电。

pContext：指向HWIint函数返回的设备上下文结构体，此结构体包含了对设备进行具体描述的数据信息。

图16

下面我们学习InitLine函数

图17

下面看看EnableInterrupt函数

图18

继续深入看看Write_UINTSP函数，如下：

图19

假如现在加载的是UART1对应的出口驱动，我们先来看下面调用关系m_pReg在哪里初始化的，

CreateSerialObject()->CPdd6410Serial1::()->CPdd6410Uart::Init()->CPdd6410Uart::MapHardware()+CPdd6410Uart::CreateHardwareAccess()下面就来看看这两个函数体：

图20

结合下图

图21

2.3.5         HWClose函数

关闭由HWInit函数初始化的设备。

pContext：指向HWIint函数返回的设备上下文结构体，此结构体包含了对设备进行具体描述的数据信息。

2.3.6         HWGetIntrType函数

当中断发生的时候，MDD层会调用该函数来获取中断类型，可能的中断类型值有INTR_NONE、INTR_LINE、INTR_RX、INTR_TX和INTR_MODEM。

pContext：指向HWIint函数返回的设备上下文结构体，此结构体包含了对设备进行具体描述的数据信息。

2.3.7         HWGetRxStart函数

返回硬件接收buffer的起始位置。

pContext：这个参数目前没有使用。

2.3.8         HWGetBytes函数

当RX_INTR从HWGetIntrTypes函数返回时，MDD层会调用HWGetBytes函数来从UART中获取接收到的数据。

2.3.9         HWRxIntrHandler函数

接收数据中断处理函数。

pContext：指向HWIint函数返回的设备上下文结构体，此结构体包含了对设备进行具体描述的数据信息。

pTargetBuffer：接收到的数据要存放的buffer的起始地址。

pByteNumber：接收到的数据的字节数。

该函数实际会调用ReceiveInterruptHandler函数，我们下面就来看此函数

图22

2.3.10       HWLineIntrHandler函数

该函数调用LineInterruptHandler()->GetModemStatus()来收集串口的line状态并且更新串口驱动状态信息。

pContext：指向HWIint函数返回的设备上下文结构体，此结构体包含了对设备进行具体描述的数据信息。

图23

2.3.11       HWGetRxBufferSize函数

该函数返回硬件buffer能够保持的最大字节数，确保要接收保存数据的buffer至少大于一个硬件buffer要保存的数据数。

pContext：指向HWIint函数返回的设备上下文结构体，此结构体包含了对设备进行具体描述的数据信息。

2.3.12       HWTxIntrHandler函数

该函数处理串口数据发送中断，该函数指针就是由XmitInterruptHandler来赋值的，下面来分析这个函数。

pContext：指向HWIint函数返回的设备上下文结构体，此结构体包含了对设备进行具体描述的数据信息。

pSourceBuffer：发送数据Buffer。

pByteNumber：最大能够发送的数据的大小。函数返回时，指向实际发送的数据的大小。

图24

m_AutoFlowEnabled：用于表示是否支持自动流控。

fOutxCtsFlow：表示串口在发送数据时要检测CTS(清除发送)引脚的信号状态，如果该成员为TRUE并且对方将CTS的电平拉低，则发送数据；如果CTS引脚恢复为高电平时就暂停发送数据。

fOutxDsrFlow：成员表示串口在发送数据时要监视DSR(数据通信设备就绪，比如GPRS模块SIM900)引脚的信号状态，如果该成员为TRUE并且对方(这里假设是SIM900模块)将DSR的电平拉低，则发送数据；如果DSR引脚恢复为高电平时才继续发送数据。

IsCTSOff()和IsDSROff()函数分别用于判断UMSTAT寄存器的第4和第5位的状态值，见下图

图25

2.3.13       HWModemIntrHandler函数

该函数代替了HWOtherHandler函数，该函数实际会调用

ModemInterruptHandler函数，然后通过调用GetModemStatus函数来实现，下面来看此函数

pContext：指向HWIint函数返回的设备上下文结构体，此结构体包含了对设备进行具体描述的数据信息。

图26

2.3.14       HWPutBytes函数

该函数用于写数据到硬件来直接发送数据。

pContext：指向HWIint函数返回的设备上下文结构体，此结构体包含了对设备进行具体描述的数据信息。

pSrc：指向要发送的数据Buffer。

NumberOfBytes：要发送的数据长度。

pBytesSent：实际发送的数据长度。

2.3.15       HWPowerOff函数

在进入睡眠状态前，MDD层调用该函数来通知PDD层对关闭PCLK对串口提供时钟，以节省功耗，见下图

pContext：指向HWIint函数返回的设备上下文结构体，此结构体包含了对设备进行具体描述的数据信息。

2.3.16       HWPowerOn函数

在从睡眠状态唤醒的时候，MDD层调用该函数来通知PDD层对关闭PCLK对串口提供时钟，以节省功耗

pContext：指向HWIint函数返回的设备上下文结构体，此结构体包含了对设备进行具体描述的数据信息。

图27

2.3.17       HWClearDTR函数

该函数用于清除DTR(数据终端设备就绪)信号，通过调用SetDTR函数来实现

pContext：指向HWIint函数返回的设备上下文结构体，此结构体包含了对设备进行具体描述的数据信息。

2.3.18       HWClearRTS函数

该函数用于清除RTS(请求发送)信号，通过调用SetRTS函数来实现

pContext：指向HWIint函数返回的设备上下文结构体，此结构体包含了对设备进行具体描述的数据信息。

图28

结合下图可以更深刻去理解

图29

2.3.19       HWSetDCB函数

该函数用于设置串口设备的信息，通过调用SetDCB函数来实现。

pContext：指向HWIint函数返回的设备上下文结构体，此结构体包含了对设备进行具体描述的数据信息。

pDCB：指向DCB结构，该结构描述相关的串口硬件设置信息。

图30

2.3.20      

2.4   流控的相关概念和方式

流控的“流”指进出串口的数据流，数据在串口之间传输时，如果接收方由于CPU负荷很重或者串口的中断优先级很低而导致接收数据缓冲区被充满，而发送方并不知情的情况下继续发送的数据就会被接收方丢掉，为了解决这个问题，引进了串口的流控机制。这样当接收方数据处理不过来时，就会发出“暂停接收”的信号，发送端就停止发送，直到收到“可以继续发送”的信号再继续发送数据。

流控的方式有硬件和软件流控的方式，其中硬件流控有DTR/DSR和RTS/CTS另种不同的硬件流控方式；软件流是通过向对方发送特殊的指示字符，这就是被称为X-ON/X-OFF的软件流控方式，下面主要学习硬件流控方式

⑴RTS/CTS流控方式

图31

RTS/CTS流控方式的工作原理其实就是RTS和CTS两个引脚的工作方式，我们以DTE(这里为UART1)和DCE(这里为SIM900)为例来说明。当UART1要发送数据时，就将nRTS的引脚拉低，表示UART1要向SIM900发送数据。nCTS信号时nRTS的响应信号，在SIM900准备好以后，就将引脚nCTS引脚信号拉低(结合图25和29来理解)，这就表示SIM900准备好接受UART1发来的数据，这时候UART1就可以从TX引脚给SIM900发送数据了。

⑵DTR/DSR流控方式

这种方式和RTS/CTS相似，DTR(data terminal ready，数据终端就绪)引脚置高表示数据终端设备处在有效的可使用状态，DSR(data set ready，数据通信设备就绪)引脚置高则表示数据通信设备处于可使用的状态。这两个引脚为高电平仅表示对应的设备有效存在，并不表示它们之间的通信链路可以进行数据传输，这是它们和RTS/CTS的不同之处。在串口直接通信并且不使用DTR/DSR流控的情况下，通常将这两个引脚直接接到电源上，串口一上电就拉高有效。