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STM32MP157驱动开发——Linux RS232/485/GPS 驱动

时间：2024-05-02 19:12:02

一、简介二、STM32MP1 UART 驱动分析1.UART 的 platform 驱动框架2.uart_driver相关流程三、驱动开发1.RS232驱动编写1）添加 usart3 和 uart5 的引脚信息2）移植minicom四、驱动测试1.RS232收发测试2.RS485测试3.GPS测试

参考文章：【正点原子】I.MX6U嵌入式Linux驱动开发——Linux RS232/485/GPS驱动

一、简介

除了 platform、I2C、SPI 之外，还可以通过串口 uart 与其他设备或传感器进行通信。根据电平的不同，串口分为 TTL 和 RS232，但是不管是什么样的接口电平，其驱动程序都是一样的，通过外接 RS485 这样的芯片就可以将串口转换为 RS485 信号。

正点原子的 STM32MP1 开发板有 8 个串口，四个同步串口(USART1、USART2、USART3 和 USART6)，四个异步串口(UART4、UART5、UART7 和 UART8)。RS232 和 RS485 接口连接到了 STM32MP1 的 USART3 接口上，通过跳线帽选择相应的功能。GPS 模块连接到 UART5 接口上，因此这些外设最终都归结为 USART3 和 UART5 的串口驱动。

同 I2C、SPI 一样，Linux 也提供了串口驱动框架，只需要按照相应的串口框架编写驱动程序即可。串口驱动没有主机端和设备端之分，就只有一个串口驱动，而且这个驱动也已经由 ST 官方编写好，开发人员要做的就是在设备树中添加所要使用的串口节点信息。当系统启动以后串口驱动和设备匹配成功，相应的串口就会被驱动起来，生成 /dev/ttySTMX(X=0….n)文件。

二、STM32MP1 UART 驱动分析

1.UART 的 platform 驱动框架

在设备树 stm32mp151.dtsi 文件中，有 USART3 对应的子节点：

根据compatible属性值可以找到驱动文件为drivers/tty/serial/stm32-usart.c。查看相应文件可以发现 UART 本质上是一个 platform 驱动。

2.uart_driver相关流程

初始化：

1550 static struct uart_driver stm32_usart_driver = {1551 .driver_name = DRIVER_NAME,1552 .dev_name = STM32_SERIAL_NAME,1553 .major = 0,1554 .minor = 0,1555 .nr = STM32_MAX_PORTS,1556 .cons = STM32_SERIAL_CONSOLE,1557 };

probe函数：

1306 static int stm32_usart_serial_probe(struct platform_device *pdev)1307 {1308 const struct of_device_id *match;1309 struct stm32_port *stm32port;1310 int ret;13111312 stm32port = stm32_usart_of_get_port(pdev);1313 if (!stm32port)1314 return -ENODEV;13151316 match = of_match_device(stm32_match, &pdev->dev);1317 if (match && match->data)1318 stm32port->info = (struct stm32_usart_info *)match->data;1319 else1320 return -EINVAL;13211322 ret = stm32_usart_init_port(stm32port, pdev);1323 if (ret)1324 return ret;......1374 ret = uart_add_one_port(&stm32_usart_driver, &stm32port->port);1375 if (ret)1376 goto err_port;13771378 pm_runtime_put_sync(&pdev->dev);13791380 return 0;.....1410 }

三、驱动开发

本节要用到 STM32MP1 的 USART3 接口和 UART5 接口，USART3 连接 RS485 和RS232 的公头，UART5 连接 GPS 和 RS232 的母头。

RS232原理图：

RS232 串口一共有 2 个，COM1 是母头，COM2为公头，这两个 RS232 串口都是通过 SP3232 芯片来实现。

COM1 母头连接到 STM32MP1 的 UART5 接口上，和正点原子的 ATK 模块共用 USART5，把 JP5 的 1-3 和 2-4 连接起来以后 SP3232 就和 URAT5 连接到一起。UART5_TX 和 UART5_RX 分别接到了 PB13 和 PB12 这两个引脚上。

COM2 公头连接到 STM32MP1 的 USART3 接口上，COM2 和 RS485 共用 USART3，把JP4的3-5和4-6连接起来以后SP3232就和USRAT3连接到一起。USART3_TX和USART3_RX分别接到了 PD8 和 PD9 这两个引脚上。

RS485原理图：

与 COM2 共用 USART3，把 JP4 的 3-5 和 4-6 连接起来，RS485 就连接到了 USART3 上。

RS485 采用 SP3485 芯片实现，RO 为数据输出端，RI 为数据输入端，RE 是接收使能信号(低电平有效)，DE 是发送使能信号(高电平有效)。图中 RE 和 DE 经过一系列的电路，最终通过 RS485_RX 来控制，这样可以省掉一个 RS485 收发控制 IO，将 RS485完全当作一个串口来使用，方便写驱动。

GPS原理图：

正点原子有一款 GPS+北斗定位模块，型号为 ATK1218-BD，只在开发板上留出了接口。COM1 和正点原子的 ATK 模块共用 USART5 接口，USART5 驱动成功以后就可以直接读取 GPS 模块数据了。ATK 模块还有两个引脚 GBC_KEY 和 GBC_LED 分别连接到了 STM32MP157 的 PC13 和 PI8 上，这两个引脚是给其他模块准备的，GPS 模块没有用到。

1.RS232驱动编写

1）添加 usart3 和 uart5 的引脚信息

STM32MP1 的 UART 驱动 ST 已经编写好了，所以不需要自己编写。只用在设备树中添加 USART3 和 UART5 对应的设备节点即可。并且因为 usart3 和 uasrt5 的节点在 stm32mp151.dtsi 已经存在，所以只用在自己的设备树中追加内容即可。

修改 stm32mp15-pinctrl.dtsi，追加一个 usart3 引脚设置：

追加 uart5 引脚设置：

在设备树 stm32mp157d-atk.dtsi 中追加串口设备节点：

&usart3 {pinctrl-names = "default";pinctrl-0 = <&usart3_pins_c>;status = "okay";};&uart5 {pinctrl-names = "default";pinctrl-0 = <&uart5_pins_a>;status = "okay";};

设置串口的别名：

aliases {serial0 = &uart4;serial1 = &uart5;serial2 = &usart3;};

在根节点/下原先存在 aliases 子节点，在其中追加 uart5 和 usart3 的别名，用于 UART 子系统的匹配。

修改完成后编译出新的设备树文件，用于开发板启动。