u-boot串口和stdio、console初始化及相关操作详解

转自：https://blog.youkuaiyun.com/metersun/article/details/52527553

当u-boot的启动执行到_main函数处，将在_main函数中执行板级的前初始化和后初始化操作，即函数board_init_f和board_init_r。
串口的初始化以及相关stdio、console操作穿插在这两个函数的执行过程中。下面将分别详细讨论这两阶段中涉及的串口及stdio、
console设备操作。
这里所使用的u-boot版本为2015.7，硬件为I.MX6 boundary nitrogen6q开发平台。

一.board_init_f阶段串口操作相关函数
下面以执行顺序来逐个分析board_init_f阶段所涉及的函数：
1.init_baud_rate
文件common/board_f.c中的函数init_baud_rate首先尝试从环境变量中获取波特率的设定值，如果找不到波特率相关的环境变量，
则使用默认的波特率配置115200。
最后将环境变量中波特率设定值或波特率默认值赋值给全局变量gd->baudrate。
2.serial_init

int serial_init(void)
{
gd->flags |= GD_FLG_SERIAL_READY;
return get_current()->start();
}
该函数在文件drivers/serial/serial.c中定义，先执行
gd->flags |= GD_FLG_SERIAL_READY
GD_FLG_SERIAL_READY为串口可用标志。然后调用get_current()->start()。
get_current是静态函数，定义如下：
static struct serial_device *get_current(void)
{
struct serial_device *dev;
if(!(gd->flags & GD_FLG_RELOC))
dev = default_serial_console();
else if(!serial_current)
dev = default_serial_console();
else
dev = serial_current;
/* We must have a console device */
if(!dev){
panic("Cannot find console\n");
}

returndev;

}
标志GD_FLG_RELOC在后续的board_r阶段初始化函数initr_reloc中设置，gd->flags相应的标志位此时还未置标，则将执行
dev=default_serial_console();
default_serial_console函数在drivers/serial/serial_mxc.c中的定义为：
__weak struct serial_device *default_serial_console(void)
{
return &mxc_serial_drv;
}
而其前变量mxc_serial_drv定义时被初始化为：
static struct serial_device mxc_serial_drv={
.name = "mxc_serial",
.start = mxc_serial_init,
.stop = NULL,
.setbrg = mxc_serial_setbrg,
.putc = mxc_serial_putc,
.puts = default_serial_puts,
.getc = mxc_serial_getc,
.tstc = mxc_serial_tstc,
};
那么，get_current()->start()中的get_current()调用将返回上述结构体的地址，即默认的串口设备指针。
接下来就执行mxc_serial_drv.start函数，即mxc_serial_init。
mxc_serial_init主要执行SOC层 i.mx芯片串口硬件配置的初始化操作：使能串口模块时钟，设置波特率和数据位长度等。
注意，UART的IOMUX设置已在前面的函数board_early_init_f中完成，详见该函数说明。
3.console_init_f
该函数在console层的文件common/console.c中实现：

int console_init_f(void)
{
gd->have_console = 1;
print_pre_console_buffer(0);/*此处为空函数 */
return 0;
}
一旦设置了gd->have_console，标志着printf函数即可使用。
我们跟踪common/console.c中的printf可以看到：
int printf(constchar*fmt,...)
{
va_list args;
uint i;
char printbuffer[CONFIG_SYS_PBSIZE];
if (!gd->have_console)
return 0;

__builtin_va_start(args,fmt);
i = vsprintf(printbuffer,fmt,args);
__builtin_va_end(args);

puts(printbuffer);
return i;
}
gd->have_console在上面的函数console_init_f中被置为1，那么接下来就可以使用puts函数进行信息的输出，
我们继续跟踪puts，其在common/console.c中实现为：
void puts(constchar*s)
{
if(!gd->have_console)
return pre_console_puts(s); //空函数
if(gd->flags & GD_FLG_DEVINIT){
fputs(1,s);
}else{
pre_console_puts(s);
serial_puts(s);
}
}
此时gd->flags中的GD_FLG_DEVINIT还未置标，那么puts函数将使用drivers/serial/serial.c中的serial_puts(s)
进行数据信息输出：
void serial_puts(const char *s)
{
get_current()->puts(s);
}
这样又回到了和上面2小节相仿的get_current()函数，那么，最终将使用mxc_serial_drv结构体中的成员函数puts进行信息输出。

综上所述，结构体struct serial_device是在一般serial层中对串口设备的描述，可以看做串口设备的抽象，struct serial_device对下层，即SOC层的串口属性(如名称)和设备操作函数进行了封装。
定义一个struct serial_device变量，并填充结构体中的操作函数和属性，则代表一个具体的串口设备在serial层中的实现。
在serial层，提供了诸如serial_puts，serial_getc的外部访问接口。而这些函数都将调用其私有get_current函数获取一个serial的实例。并通过调用该serial设备的操作函数puts，getc，最终定位到最底层的SOC serial操作实现。
SOC serial操作函数对struct serial_device结构体相应成员变量的填充，可看作是SOC serial到serial的注册。 
我们知道标准输出的printf函数是包括在控制台(console)的stdio设备中， 在board_init_f阶段中，stdio设备并未准备好，也未完成控制台注册，那么，作为替代，这里提供了一种非标准输入输出函数printf(其实是调用了上述的serial_puts)的实现。此后的很长一段代码中将使用这里的printf执行流程完成信息输出，直至stdio设备注册到console中。

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