Linux GPIO模拟串口之硬件定时器

先记录下Linux GPIO模拟串口笔记。
串口协议:
起始位 + 8位数据 + 结束位  【不考虑校验位】
波特率:9600  【先实现9600】

串口发送: 按9600波特率对应的时间间隔,将10位bit数据发送出去。
0,x,x,x,x,x,x,x,x,1. x对应数据的8位。

不打算去兼容系统uart框架,太麻烦了。

网上整理的实现:
中断实现发送:实现对应9600的定时器,在定时器内发送对应Bit位。
一般高精度hrtimer实现,移植性强。
延时实现 :udelay(~~9600~~),发送对应bit位,耗cpu。

考虑cpu性能较弱,我这边用硬件定时器timer2来做定时器。

理论上:精度高于前两种,对cpu性能影响最小。

测试平台新唐N32926 主频240M ARM9, 性能太弱鸡。

对应定时器示例Code:

测试及验证精度:
查看系统时间中断的次数,
cat /proc/interrupts  | grep timer
对比系统timer中断次数的,算倍数关系。

#define DEF_BPS  9600

static irqreturn_t w55fa92_timer2_irq(int irq, void *dev_id);
static void w55fa92_clockevent_setmode(void)
{
    unsigned int val;

    val = __raw_readl(REG_TCSR2);
    val &= ~(0x03 << 27);

    __raw_writel(CLOCK_TICK_RATE / DEF_BPS/3, REG_TICR2); //采样3次
    val |= (TMR_PERIOD | TMR_COUNTEN | TMR_INTEN);
    __raw_writel(val, REG_TCSR2);
}

/*IRQ handler for the timer*/
static irqreturn_t w55fa92_timer2_irq(int irq, void *dev_id)
{
    __raw_writel(0x01, REG_TISR2);      /* clear TIF2 */
    /* 添加串口收发处理函数 */
    
	return IRQ_HANDLED;
}

static void __init w55fa92_clockevents_init(void)
{
    struct clk *clk = clk_get(NULL, "timer2");

    BUG_ON(IS_ERR(clk));
    clk_enable(clk);
    __raw_writel(0x00, REG_TCSR2);
    __raw_writel(0x01, REG_TISR2);

    if (request_irq
        (IRQ_TIMER2, w55fa92_timer2_irq, IRQF_TIMER, "timer2",
         NULL) != 0) {
        printk("register the keypad_irq failed!\n");
        return -1;
    }
}
后续添加其他部分code
<think>嗯,用户想知道如何在Linux下通过GPIO模拟串口通信。首先,我需要回忆一下GPIO和串口的基本概念。GPIO是通用输入输出引脚,可以配置为输入或输出模式。而串口通信需要遵循特定的协议,比如起始位、数据位、校验位和停止位。模拟串口的话,就是通过软件控制GPIO的电平变化来实现这些时序。 接下来,我得想想在Linux系统中如何操作GPIO。通常,可以通过sysfs接口或者直接操作寄存器来访问GPIO。不过sysfs比较方便,用户空间程序就可以使用。另外,还需要考虑定时,因为串口的波特率要求严格的时序控制,可能需要用到内核的定时器或者高精度的定时函数。 然后,模拟串口的步骤应该包括初始化GPIO,设置方向,配置定时器,然后在中断或轮询中处理数据的发送和接收。发送数据时,需要按照起始位为低电平,然后是8位数据位,接着是停止位高电平,每个位的持续时间由波特率决定。接收部分可能更复杂,需要检测起始位的中断,然后在正确的时间点采样数据位。 还要考虑如何编写驱动模块,可能需要用到Linux内核的GPIO子系统,注册字符设备,实现read和write函数。不过用户可能更想要一个用户空间的示例,这样更容易理解和测试。比如使用Python或C语言,结合sysfs和定时器来实现位操作。 另外,参考了用户提供的资料,引用[4]提到STM32用GPIO模拟串口,利用外部中断和定时器。这在Linux下可能需要类似的方法,比如使用epoll或select来监控GPIO的状态变化,结合定时器来精确控制时序。 需要注意的是,软件模拟串口(UART)通常称为“bit-banging”,这会消耗较多的CPU资源,尤其是在高波特率下。因此,这种方法适用于低速率或临时应用,正式产品可能需要硬件支持。 最后,整理步骤,提供一个简单的示例,比如用C语言在用户空间操作GPIO,设置发送函数,处理每个位的时序。同时,要提醒用户注意权限问题,可能需要使用sudo或设置udev规则来访问GPIO设备。</think>### Linux下通过GPIO模拟串口通信实现方法 #### 一、基本原理 通过GPIO模拟串口(即bit-banging)的核心是**用软件控制GPIO引脚电平变化**,遵循串口通信协议的时序要求。关键参数包括波特率(如9600bps)、数据位(8位)、停止位(1位)和校验位(可选)[^4]。 #### 二、实现步骤 1. **GPIO配置** - 设置两个GPIO引脚:TX(输出模式)、RX(输入模式) - 通过sysfs或libgpiod库操作GPIO: ```bash # 导出GPIO引脚 echo 17 > /sys/class/gpio/export # 假设GPIO17为TX echo 18 > /sys/class/gpio/export # 假设GPIO18为RX ``` 2. **时序控制** - 计算位时间:对于9600bps,每个位周期≈104μs - 使用`nanosleep`或硬件定时器实现精确延时 3. **数据发送函数示例(C语言)** ```c void send_byte(int tx_pin, char data) { // 起始位 set_gpio(tx_pin, 0); delay_us(104); // 数据位(LSB first) for(int i=0; i<8; i++){ set_gpio(tx_pin, (data >> i) & 0x01); delay_us(104); } // 停止位 set_gpio(tx_pin, 1); delay_us(104); } ``` 4. **数据接收实现** - 使用边缘检测中断监控RX引脚 - 检测到下降沿(起始位)后启动采样 ```c void handle_rx_interrupt() { delay_us(52); // 半位时间中心采样 char data = 0; for(int i=0; i<8; i++){ data |= (read_gpio(rx_pin) << i); delay_us(104); } // 处理接收到的数据 } ``` #### 三、内核驱动实现要点 1. 注册字符设备实现`read`/`write`接口 2. 使用高精度定时器(hrtimer)控制时序 3. GPIO中断配置示例: ```c request_irq(gpio_to_irq(rx_gpio), irq_handler, IRQF_TRIGGER_FALLING, "gpio_uart", NULL); ``` #### 四、注意事项 1. 时序误差需控制在±3%以内(根据UART协议要求) 2. 高波特率(>115200)建议使用硬件UART 3. 多线程环境下需考虑并发控制 4. 实际应用建议参考Linux内核的`serial_core`框架实现[^1]
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值