rt-thread 驱动篇（四）serialX 多架构适配

前言

自笔者提出 serialX 串口驱动到今天近半年了，当初只在 STM32F4 NUC970 两个系列芯片上做过理论验证。一个是 ARM CM4 核心架构，一个是 ARM9。这两款芯片能完美实现笔者的需求。

经过这半年的实践考验，笔者还是相信 serialX 的实力的，最近这几天笔者尝试在 N32 AB32 RA6M4 上适配 serialX，下面就向各位汇报一下适配结果。

芯片	STM32F4	NUC970	N32	AB32	RA6M4	GD32F4
架构	CM4	ARM9	CM4	RISC-V	CM33	CM4

N32G45

因为这个也是 CM4，和 STM32F4 相较而言，可能差别很小。让笔者感到欣慰的是用`DMA_GetFlagStatus(uart->dma_tx.dma_flag, uart->dma_tx.dma_module) == SET` 代替了 `uart->dmaTxing` 。这是一处小改进。
除此之外，没啥可说的了。

已实现的功能有：

• 轮询收发
• 中断收发（可阻塞可非阻塞）
• DMA 收发（可阻塞可非阻塞）

AB32VG1

这个是 RISC-V 架构的 CPU。

从芯片手册我们可以看到，它的串口外设只有“接收一个字节完成”和“发送一个字节完成”两个中断。
在 serialX 的设计构想里，我们希望有个“发送寄存器空”中断。因为这样很容易启动一次中断，在中断里判断是否有数据需要发送，进而启动一次发送过程。
假如没有这个中断，我们必须通过先写一个字节引起一次“发送完成中断”，然后借助这次中断继续判断是否有数据需要发送。在数据所有数据发送完之前，我们还需要有个 flag 标识一下现在处于发送流程中。
因此，serialX 需要进行一些改动：
`_serial_int_tx` 函数

       // TODO: start tx
#if defined (RT_SERIAL_NO_TXEIT)
       if (serial->ops->is_int_txing != RT_NULL && serial->ops->is_int_txing(serial) == RT_FALSE) {
           ch = _serial_fifo_pop_data(tx_fifo);
           serial->ops->start_tx(serial, ch);
       }
#else
       serial->ops->start_tx(serial);
#endif
```
`struct rt_uart_ops`
```
#if defined (RT_SERIAL_NO_TXEIT)
   rt_bool_t (*is_int_txing)(struct rt_serial_device *serial);
   void (*start_tx)(struct rt_serial_device *serial, rt_uint8_t ch);
#else
   void (*start_tx)(struct rt_serial_device *serial);
#endif

因为这些改动，AB32VG1 的底层驱动写法也就不一样了，多了一个判断是否处于发送流程中的 api。start_tx stop_tx 也不仅仅是开关中断那么简单了，需要改变 intTxing 这个 flag 标识发送流程状态。

rt_bool_t ab32_int_txing(struct rt_serial_device *serial)
{
   struct ab32_uart *uart;

   RT_ASSERT(serial != RT_NULL);

   uart = rt_container_of(serial, struct ab32_uart, serial);

   return uart->intTxing;
}

static void ab32_start_tx(struct rt_serial_device *serial, rt_uint8_t ch)
{
   struct ab32_uart *uart;

   RT_ASSERT(serial != RT_NULL);

   uart = rt_container_of(serial, struct ab32_uart, serial);
   uart->intTxing = RT_TRUE;
   hal_uart_control(uart->handle.instance, UART_TXIT_ENABLE, HAL_ENABLE);
   hal_uart_write(uart->handle.instance, ch);
}

static void ab32_stop_tx(struct rt_serial_device *serial)
{
   struct ab32_uart *uart;

   RT_ASSERT(serial != RT_NULL);

   uart = rt_container_of(serial, struct ab32_uart, serial);
   hal_uart_control(uart->handle.instance, UART_TXIT_ENABLE, HAL_DISABLE);
   uart->intTxing = RT_FALSE;
}

为此，我们需要添加个新配置，components/drivers/Kconfig

           config RT_SERIAL_NO_TXEIT
               bool "No TX Empty interrupt"
               default n
               help
                   Useful only if the chip hasn't Transmit Register Empty interrupt
                   Such as: AB32 RA6M4

意思是说，当芯片没有“发送寄存器空中断”支持的时候，我们需要用 `intTxing` 代替实现控制发送过程。

另外，发送寄存器也没有空状态，`putc` 函数倒是可以判断发送完成标志，但是这样就不能在中断里调用 `putc` 了；不加发送完成判断，就不能在轮询发送中调用它。总之，轮询发送和中断发送不用用一样的 `putc` 函数了。

已实现的功能有：

• 中断收发（可阻塞可非阻塞）

RA6M4

RA6M4 是一款 CM33 核 ARM 芯片，本以为它比 CM4 高级可以很容易实现 CM4 上实现的操作。

但是，笔者也没有从手册中找到“发送寄存器空中断”。所以 RA6M4 和 AB32VG1 有一样的补救处理。
但是，笔者还发现另外一个问题，**如果是中断发送，每次写完 TDR 寄存器后，必须重新使能发送中断**。不这样做，就不会出现发送完成中断。

虽然如此，连续发送多个字节仍然会出现发送中断不触发（或丢失）的情况，导致发送功能完全瘫痪（这也是 `intTxing` 引入的隐患）。

已实现的功能有：

• 中断接收（可阻塞可非阻塞）
• 中断发送（未完），暂时可以用轮询发送代替

多说两句，RA6M4 的 SCI 好像可以启用 FIFO ，这样一来串口收发寄存器就是带 FIFO 的。遗憾的是笔者不会用啊，有会用的大佬可以尝试移植一下，用 FIFO 了就相当于用 DMA 了。

GD32F4

这个也可以做到和 STM32F4 一样的程度，DMA 没有发送标志，只能继续用 `dmaTxing` 。

已实现的功能有：

• 轮询收发
• 中断收发（可阻塞可非阻塞）
• DMA收发（可阻塞可非阻塞）

注：只分配了 UART0 的 DMA 通道，如果其它的也需要开启 DMA 请自行修改 `struct gd32_uart uarts` 数组变量分配 DMA 通道。

注：还有一点，rt-studio 里下载的 GD32F4 firmware 库版本是很多年前的，现在已经改动过好几次了。笔者使用的 `gd32f4xx_usart.h` 版本是 “2020-09-30, V2.1.0, firmware for GD32F4xx” 。如有编译错误请升级 firmware 库。

结束语

关于 serialX 理论的部分，之前的文章已经说的够多了。这次是想在多种平台上用实践检验一下 serialX 理论的可行性。经过这几天的投入，最终多多少少有些收获，还是很欣慰的。

汇总一下，目前可以适配的芯片包括如下几类
1. 没有 DMA ，只有串口接收发送中断
2. 没有“发送寄存器空”状态或没有“发送寄存器空”中断
3. 带接收 IDLE 检测，带“发送寄存器空”中断
4. 带 DMA ，并且至少有 DMA 半传输中断和全传输中断
5. 串口外设自带收发 FIFO （可认为是 DMA ，但是比 DMA 使用更简单）

在此，特别感谢[嚜軒公告](https://club.rt-thread.org/u/7c37fff6229d1ccd)支援的开发板，最终完成了 serialX 在这些平台上的实现。

下期预告，我们来扒一扒 serialX 的缺陷，对，它的缺陷。准确的讲是在 RTOS 上引入的坑有哪些以及怎么避免。

附 [serialX](https://gitee.com/thewon/serialX) 仓库地址，感兴趣的可以下载最新版 serialX 源码。本文提到的几种芯片的驱动也都已提交。

审核编辑：汤梓红