Intel Galileo 裸机 UART

Question

我想在 Intel Galileo 板上编写一个小的“hello world”裸机应用程序。当然，使用 UEFI 打印文本（到 UART-1）效果很好，但我想“手动”访问 UART，而不需要 UEFI 的任何帮助。

在 QEMU 中我的代码运行良好：

.h 文件

#define COM1_PORT (0x03F8)
#define UART_PORT (COM1_PORT)

enum uart_port_offs_t
{   //          DLAB RW
    THR = 0, //   0   W  Transmitter Holding Buffer
    RBR = 0, //   0  R   Receiver Buffer
    DLL = 0, //   1  RW  Divisor Latch Low Byte
    IER = 1, //   0  RW  Interrupt Enable Register
    DLH = 1, //   1  RW  Divisor Latch High Byte
    IIR = 2, //   -  R   Interrupt Identification Register
    FCR = 2, //   -  RW  FIFO Control Register
    LCR = 3, //   -  RW  Line Control Register
    MCR = 4, //   -  RW  Modem Control Register
    LSR = 5, //   -  R   Line Status Register
    MSR = 6, //   -  R   Modem Status Register
    SR  = 7, //   -  RW  Scratch Register
};

.c 文件

void uart_init(void)
{
    outb(UART_PORT + IER, 0x00); // Disable all interrupts

    outb(UART_PORT + LCR, LCR_DLAB);
    outb(UART_PORT + DLL, BAUD_LL); // Set divisor (lo byte)
    outb(UART_PORT + DLH, BAUD_HL); //             (hi byte)
    outb(UART_PORT + LCR, LCR_WORD_BITS_8 | LCR_PAR_NONE | LCR_STOP_BITS_1);
    outb(UART_PORT + FCR, FCR_ENABLE | FCR_CLR_RECV | FCR_CLR_SEND | FCR_TRIGGER_16);
    outb(UART_PORT + MCR, MCR_DSR | MCR_RTS | MCR_AUX2);
}

ssize_t uart_write(const char *buf, size_t len)
{
    size_t written = 0;
    while (written < len) {
        while (!is_output_empty()) {
            asm volatile ("pause");
        }
        outb(UART_PORT + THR, buf[written]);
        ++written;
    }
    return written;
}

主要

SystemTable->ConOut->OutputString(SystemTable->ConOut, L"Exiting EFI boot services ...\r\n");
SystemTable->BootServices->ExitBootServices(ImageHandle, map_key);

uart_init();

while (1) {
    const char s[] = "UART\r\n";
    uart_write(s, sizeof (s) - 1);
}

规格对我帮助不大。我猜英特尔 Galileo 板上的 UART 不使用/模拟普通/传统 COM 端口 3F8h、2F8h、3E8h 或 2E8h。

谁能告诉我我做错了什么，或者甚至发布一个最小的裸机 hello world 示例？

Answer 1

我假设您的目标是串行端口，它是英特尔 Galileo 板上的“类音频”连接器。

以下是一些应该有所帮助的资源：

• Galileo schematic
• Intel Quark SoC X1000 datasheet
• Intel Galileo IO Mapping
• Sergey 关于伽利略Configuring the Serial Port 的博客文章
• Intel Quark Board Support Package downloads，包括
  • 板级支持包源（目前ver.1.0.0）
  • Intel Quark SoC X1000 UEFI Firmware Writer’s Guide

有关此 UART 的注意事项：

• 这个串口作为 UART1 从 QUARK 芯片中出来（参见原理图）。
• 您可能需要操作一些 GPIO（请参阅 Sergey 的博客了解如何在 Linux 中执行此操作）：
  • gpio4：此 GPIO 控制 UART 信号和连接到 Quark SoC 的其他一些信号的电平转换器，例如 SPI 和快速 I/O。向此 GPIO 写入“1”可启用电平转换器。
  • gpio40：此 GPIO 控制引脚 0 的多路复用器。向此 GPIO 写入“0”会将引脚 0 连接到 UART 的 RxD（接收数据）信号。
  • gpio41：此 GPIO 控制引脚 1 的多路复用器。向此 GPIO 写入“0”会将引脚 1 连接到 UART 的 TxD（传输数据）信号。
• 查看 Quark 数据表中的第 18 章（高速 UART），了解在 UART 寄存器中放入的内容：
  • 寄存器DLH、DLL指定波特率
  • 决定是否需要 DMA 模式（第 18.3.1 章）、FIFO 中断模式（第 18.3.2 章）或 FIFO 轮询模式（第 18.3.3 章）。后者更简单但效率较低，恕我直言。前者还需要您正确配置 DMA。

由于第 18 章有很多内容需要阅读（大约 67 页有用信息），我不会在这里重新输入所有内容，请阅读数据表并相应地配置寄存器。

一般说明：

• 对于裸机方法，首先确保您的引导过程正确，配置所有时钟选项、GPIO 默认模式和值、计时器（如果有）等。对于引导清单，请阅读 X1000 UEFI Firmware Writer’s Guide 中的第 4.12 章（启动这个芯片需要做大约 18 件事）。之后，我将使用 GPIO 上的简单“LED 闪烁”应用程序对其进行验证。

• 修补 3F8h 和类似端口不会有助于此 SoC 的“裸机”。您需要直接处理寄存器，或者找到并使用适当的库或框架（可能是 UEFI BIOS？）。

• 特定平台的编程源代码应该是一个很好的例子。 例如，Board Support Package Sources for Intel Quark 中的存档 Quark_EDKII_v1.0.0.tar.gz 是 Quark/Galileo 的 UEFI 源代码。在那里，Serial.c 和 Serial.h 文件可能正是您要寻找的：

  Quark_EDKII_v1.0.0/QuarkSocPkg/QuarkSouthCluster/Uart/Dxe/Serial.*