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。

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