bertos/drv/ser.c

   1 /**
   2  * \file
   3  * <!--
   4  * This file is part of BeRTOS.
   5  *
   6  * Bertos is free software; you can redistribute it and/or modify
   7  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
   8  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
   9  * (at your option) any later version.
  10  *
  11  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14  * GNU General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  17  * along with this program; if not, write to the Free Software
  18  * Foundation, Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA
  19  *
  20  * As a special exception, you may use this file as part of a free software
  21  * library without restriction.  Specifically, if other files instantiate
  22  * templates or use macros or inline functions from this file, or you compile
  23  * this file and link it with other files to produce an executable, this
  24  * file does not by itself cause the resulting executable to be covered by
  25  * the GNU General Public License.  This exception does not however
  26  * invalidate any other reasons why the executable file might be covered by
  27  * the GNU General Public License.
  28  *
  29  * Copyright 2003, 2004, 2006 Develer S.r.l. (http://www.develer.com/)
  30  * Copyright 2000 Bernie Innocenti <bernie@codewiz.org>
  31  *
  32  * -->
  33  *
  34  * \brief Buffered serial I/O driver
  35  *
  36  * The serial rx interrupt buffers incoming data in a software FIFO
  37  * to decouple the higher level protocols from the line speed.
  38  * Outgoing data is buffered as well for better performance.
  39  * This driver is not optimized for best performance, but it
  40  * has proved to be fast enough to handle transfer rates up to
  41  * 38400bps on a 16MHz 80196.
  42  *
  43  * MODULE CONFIGURATION
  44  *
  45  *  \li \c CONFIG_SER_HWHANDSHAKE - set to 1 to enable RTS/CTS handshake.
  46  *         Support is incomplete/untested.
  47  *  \li \c CONFIG_SER_TXTIMEOUT - Enable software serial transmission timeouts
  48  *
  49  *
  50  * \version $Id$
  51  * \author Bernie Innocenti <bernie@codewiz.org>
  52  */
  53
  54 #include "ser.h"
  55 #include "wdt.h"
  56 #include "ser_p.h"
  57
  58 #include "cfg/cfg_ser.h"
  59 #include "cfg/cfg_kern.h"
  60 #include <cfg/debug.h>
  61
  62 #include <mware/formatwr.h>
  63
  64 #include <string.h> /* memset */
  65
  66 /*
  67  * Sanity check for config parameters required by this module.
  68  */
  69 #if !defined(CONFIG_KERNEL) || ((CONFIG_KERNEL != 0) && CONFIG_KERNEL != 1)
  70         #error CONFIG_KERNEL must be set to either 0 or 1 in config.h
  71 #endif
  72 #if !defined(CONFIG_SER_RXTIMEOUT)
  73         #error CONFIG_SER_TXTIMEOUT missing in config.h
  74 #endif
  75 #if !defined(CONFIG_SER_RXTIMEOUT)
  76         #error CONFIG_SER_RXTIMEOUT missing in config.h
  77 #endif
  78 #if !defined(CONFIG_SER_DEFBAUDRATE)
  79         #error CONFIG_SER_DEFBAUDRATE missing in config.h
  80 #endif
  81
  82 #if CONFIG_KERNEL
  83         #include <kern/proc.h>
  84 #endif
  85
  86 #if CONFIG_SER_TXTIMEOUT != -1 || CONFIG_SER_RXTIMEOUT != -1
  87         #include <drv/timer.h>
  88 #endif
  89
  90
  91 struct Serial *ser_handles[SER_CNT];
  92
  93 /**
  94  * Insert \a c in tx FIFO buffer.
  95  * \note This function will switch out the calling process
  96  * if the tx buffer is full. If the buffer is full
  97  * and \a port->txtimeout is 0 return EOF immediatly.
  98  *
  99  * \return EOF on error or timeout, \a c otherwise.
 100  */
 101 static int ser_putchar(int c, struct Serial *port)
 102 {
 103         if (fifo_isfull_locked(&port->txfifo))
 104         {
 105 #if CONFIG_SER_TXTIMEOUT != -1
 106                 /* If timeout == 0 we don't want to wait */
 107                 if (port->txtimeout == 0)
 108                         return EOF;
 109
 110                 ticks_t start_time = timer_clock();
 111 #endif
 112
 113                 /* Wait while buffer is full... */
 114                 do
 115                 {
 116                         wdt_reset();
 117 #if CONFIG_KERNEL && CONFIG_KERN_SCHED
 118                         /* Give up timeslice to other processes. */
 119                         proc_switch();
 120 #endif
 121 #if CONFIG_SER_TXTIMEOUT != -1
 122                         if (timer_clock() - start_time >= port->txtimeout)
 123                         {
 124                                 ATOMIC(port->status |= SERRF_TXTIMEOUT);
 125                                 return EOF;
 126                         }
 127 #endif /* CONFIG_SER_TXTIMEOUT */
 128                 }
 129                 while (fifo_isfull_locked(&port->txfifo));
 130         }
 131
 132         fifo_push_locked(&port->txfifo, (unsigned char)c);
 133
 134         /* (re)trigger tx interrupt */
 135         port->hw->table->txStart(port->hw);
 136
 137         /* Avoid returning signed extended char */
 138         return (int)((unsigned char)c);
 139 }
 140
 141
 142 /**
 143  * Fetch a character from the rx FIFO buffer.
 144  * \note This function will switch out the calling process
 145  * if the rx buffer is empty. If the buffer is empty
 146  * and \a port->rxtimeout is 0 return EOF immediatly.
 147  *
 148  * \return EOF on error or timeout, \a c otherwise.
 149  */
 150 static int ser_getchar(struct Serial *port)
 151 {
 152         if (fifo_isempty_locked(&port->rxfifo))
 153         {
 154 #if CONFIG_SER_RXTIMEOUT != -1
 155                 /* If timeout == 0 we don't want to wait for chars */
 156                 if (port->rxtimeout == 0)
 157                         return EOF;
 158
 159                 ticks_t start_time = timer_clock();
 160 #endif
 161                 /* Wait while buffer is empty */
 162                 do
 163                 {
 164                         wdt_reset();
 165 #if CONFIG_KERNEL && CONFIG_KERN_SCHED
 166                         /* Give up timeslice to other processes. */
 167                         proc_switch();
 168 #endif
 169 #if CONFIG_SER_RXTIMEOUT != -1
 170                         if (timer_clock() - start_time >= port->rxtimeout)
 171                         {
 172                                 ATOMIC(port->status |= SERRF_RXTIMEOUT);
 173                                 return EOF;
 174                         }
 175 #endif /* CONFIG_SER_RXTIMEOUT */
 176                 }
 177                 while (fifo_isempty_locked(&port->rxfifo) && (ser_getstatus(port) & SERRF_RX) == 0);
 178         }
 179
 180         /*
 181          * Get a byte from the FIFO (avoiding sign-extension),
 182          * re-enable RTS, then return result.
 183          */
 184         if (ser_getstatus(port) & SERRF_RX)
 185                 return EOF;
 186         return (int)(unsigned char)fifo_pop_locked(&port->rxfifo);
 187 }
 188
 189 /**
 190  * Fetch a character from the rx FIFO buffer.
 191  * If the buffer is empty, ser_getchar_nowait() returns
 192  * EOF immediatly.
 193  * \note Deprecated, use ser_getchar with rx_timeout set to 0.
 194  */
 195 int ser_getchar_nowait(struct Serial *fd)
 196 {
 197         if (fifo_isempty_locked(&fd->rxfifo))
 198                 return EOF;
 199
 200         /* NOTE: the double cast prevents unwanted sign extension */
 201         return (int)(unsigned char)fifo_pop_locked(&fd->rxfifo);
 202 }
 203
 204
 205
 206 /**
 207  * Read at most \a size bytes from \a port and put them in \a buf
 208  *
 209  * \return number of bytes actually read.
 210  */
 211 static size_t ser_read(struct KFile *fd, void *_buf, size_t size)
 212 {
 213         Serial *fds = SERIAL_CAST(fd);
 214
 215         size_t i = 0;
 216         char *buf = (char *)_buf;
 217         int c;
 218
 219         while (i < size)
 220         {
 221                 if ((c = ser_getchar(fds)) == EOF)
 222                         break;
 223                 buf[i++] = c;
 224         }
 225
 226         return i;
 227 }
 228
 229 /**
 230  * \brief Write a buffer to serial.
 231  *
 232  * \return 0 if OK, EOF in case of error.
 233  *
 234  * \todo Optimize with fifo_pushblock()
 235  */
 236 static size_t ser_write(struct KFile *fd, const void *_buf, size_t size)
 237 {
 238         Serial *fds = SERIAL_CAST(fd);
 239         const char *buf = (const char *)_buf;
 240         size_t i = 0;
 241
 242         while (size--)
 243         {
 244                 if (ser_putchar(*buf++, fds) == EOF)
 245                         break;
 246                 i++;
 247         }
 248         return i;
 249 }
 250
 251
 252 #if CONFIG_SER_RXTIMEOUT != -1 || CONFIG_SER_TXTIMEOUT != -1
 253 void ser_settimeouts(struct Serial *fd, mtime_t rxtimeout, mtime_t txtimeout)
 254 {
 255         fd->rxtimeout = ms_to_ticks(rxtimeout);
 256         fd->txtimeout = ms_to_ticks(txtimeout);
 257 }
 258 #endif /* CONFIG_SER_RXTIMEOUT || CONFIG_SER_TXTIMEOUT */
 259
 260 #if CONFIG_SER_RXTIMEOUT != -1
 261 /**
 262  * Discard input to resynchronize with remote end.
 263  *
 264  * Discard incoming data until the port stops receiving
 265  * characters for at least \a delay milliseconds.
 266  *
 267  * \note Serial errors are reset before and after executing the purge.
 268  */
 269 void ser_resync(struct Serial *fd, mtime_t delay)
 270 {
 271         mtime_t old_rxtimeout = ticks_to_ms(fd->rxtimeout);
 272
 273         ser_settimeouts(fd, delay, ticks_to_ms(fd->txtimeout));
 274         do
 275         {
 276                 ser_setstatus(fd, 0);
 277                 ser_getchar(fd);
 278         }
 279         while (!(ser_getstatus(fd) & SERRF_RXTIMEOUT));
 280
 281         /* Restore port to an usable status */
 282         ser_setstatus(fd, 0);
 283         ser_settimeouts(fd, old_rxtimeout, ticks_to_ms(fd->txtimeout));
 284 }
 285 #endif /* CONFIG_SER_RXTIMEOUT */
 286
 287
 288 void ser_setbaudrate(struct Serial *fd, unsigned long rate)
 289 {
 290         fd->hw->table->setBaudrate(fd->hw, rate);
 291 }
 292
 293
 294 void ser_setparity(struct Serial *fd, int parity)
 295 {
 296         fd->hw->table->setParity(fd->hw, parity);
 297 }
 298
 299 static int ser_error(struct KFile *fd)
 300 {
 301         Serial *fds = SERIAL_CAST(fd);
 302         return ser_getstatus(fds);
 303 }
 304
 305 static void ser_clearerr(struct KFile *fd)
 306 {
 307         Serial *fds = SERIAL_CAST(fd);
 308         ser_setstatus(fds, 0);
 309 }
 310
 311
 312
 313 /**
 314  * Flush both the RX and TX buffers.
 315  */
 316 void ser_purge(struct Serial *fd)
 317 {
 318         ser_purgeRx(fd);
 319         ser_purgeTx(fd);
 320 }
 321
 322 /**
 323  * Flush RX buffer.
 324  */
 325 void ser_purgeRx(struct Serial *fd)
 326 {
 327         fifo_flush_locked(&fd->rxfifo);
 328 }
 329
 330 /**
 331  * Flush TX buffer.
 332  */
 333 void ser_purgeTx(struct Serial *fd)
 334 {
 335         fifo_flush_locked(&fd->txfifo);
 336 }
 337
 338
 339 /**
 340  * Wait until all pending output is completely
 341  * transmitted to the other end.
 342  *
 343  * \note The current implementation only checks the
 344  *       software transmission queue. Any hardware
 345  *       FIFOs are ignored.
 346  */
 347 static int ser_flush(struct KFile *fd)
 348 {
 349         Serial *fds = SERIAL_CAST(fd);
 350
 351         /*
 352          * Wait until the FIFO becomes empty, and then until the byte currently in
 353          * the hardware register gets shifted out.
 354          */
 355         while (!fifo_isempty(&fds->txfifo)
 356                || fds->hw->table->txSending(fds->hw))
 357         {
 358                 #if CONFIG_KERNEL && CONFIG_KERN_SCHED
 359                         /* Give up timeslice to other processes. */
 360                         proc_switch();
 361                 #endif
 362                         wdt_reset();
 363         }
 364         return 0;
 365 }
 366
 367
 368 /**
 369  * Initialize a serial port.
 370  *
 371  * \param fd KFile Serial struct interface.
 372  * \param unit  Serial unit to open. Possible values are architecture dependant.
 373  */
 374 static struct Serial *ser_open(struct Serial *fd, unsigned int unit)
 375 {
 376         ASSERT(unit < countof(ser_handles));
 377
 378         ser_handles[unit] = fd;
 379         ASSERT(!fd->is_open);
 380         DB(fd->is_open = true);
 381
 382         fd->unit = unit;
 383
 384         fd->hw = ser_hw_getdesc(unit);
 385
 386         /* Initialize circular buffers */
 387         ASSERT(fd->hw->txbuffer);
 388         ASSERT(fd->hw->rxbuffer);
 389         fifo_init(&fd->txfifo, fd->hw->txbuffer, fd->hw->txbuffer_size);
 390         fifo_init(&fd->rxfifo, fd->hw->rxbuffer, fd->hw->rxbuffer_size);
 391
 392         fd->hw->table->init(fd->hw, fd);
 393
 394         /* Set default values */
 395 #if CONFIG_SER_RXTIMEOUT != -1 || CONFIG_SER_TXTIMEOUT != -1
 396         ser_settimeouts(fd, CONFIG_SER_RXTIMEOUT, CONFIG_SER_TXTIMEOUT);
 397 #endif
 398 #if CONFIG_SER_DEFBAUDRATE
 399         ser_setbaudrate(fd, CONFIG_SER_DEFBAUDRATE);
 400 #endif
 401
 402         /* Clear error flags */
 403         ser_setstatus(fd, 0);
 404
 405         return fd;
 406 }
 407
 408
 409 /**
 410  * Clean up serial port, disabling the associated hardware.
 411  */
 412 static int ser_close(struct KFile *fd)
 413 {
 414         Serial *fds = SERIAL_CAST(fd);
 415         Serial *port = fds;
 416
 417         ASSERT(port->is_open);
 418         DB(port->is_open = false);
 419
 420         // Wait until we finish sending everything
 421         ser_flush(fd);
 422
 423         port->hw->table->cleanup(port->hw);
 424         DB(port->hw = NULL);
 425
 426         /*
 427          * We purge the FIFO buffer only after the low-level cleanup, so that
 428          * we are sure that there are no more interrupts.
 429          */
 430         ser_purge(fds);
 431         return 0;
 432 }
 433
 434 /**
 435  * Reopen serial port.
 436  */
 437 static struct KFile *ser_reopen(struct KFile *fd)
 438 {
 439         Serial *fds = SERIAL_CAST(fd);
 440
 441         ser_close(fd);
 442         ser_open(fds, fds->unit);
 443         return (KFile *)fds;
 444 }
 445
 446 /**
 447  * Init serial driver for \a unit.
 448  */
 449 void ser_init(struct Serial *fds, unsigned int unit)
 450 {
 451         memset(fds, 0, sizeof(*fds));
 452
 453         DB(fds->fd._type = KFT_SERIAL);
 454         fds->fd.reopen = ser_reopen;
 455         fds->fd.close = ser_close;
 456         fds->fd.read = ser_read;
 457         fds->fd.write = ser_write;
 458         fds->fd.flush = ser_flush;
 459         fds->fd.error = ser_error;
 460         fds->fd.clearerr = ser_clearerr;
 461         ser_open(fds, unit);
 462 }
 463
 464
 465 /**
 466  * Read data from SPI bus.
 467  * Since we are master, we have to trigger slave by sending
 468  * fake chars on the bus.
 469  */
 470 static size_t spimaster_read(struct KFile *fd, void *_buf, size_t size)
 471 {
 472         Serial *fd_spi = SERIAL_CAST(fd);
 473
 474         ser_flush(&fd_spi->fd);
 475         ser_purgeRx(fd_spi);
 476
 477         size_t total_rd = 0;
 478         uint8_t *buf = (uint8_t *)_buf;
 479         int c;
 480
 481         while (size--)
 482         {
 483                 /*
 484                  * Send and receive chars 1 by 1, otherwise the rxfifo
 485                  * will overrun.
 486                  */
 487                 ser_putchar(0, fd_spi);
 488
 489                 if ((c = ser_getchar(fd_spi)) == EOF)
 490                         break;
 491
 492                 *buf++ = c;
 493                 total_rd++;
 494         }
 495         return total_rd;
 496 }
 497
 498 /**
 499  * Write data to SPI bus.
 500  */
 501 static size_t spimaster_write(struct KFile *fd, const void *buf, size_t size)
 502 {
 503         Serial *fd_spi = SERIAL_CAST(fd);
 504
 505         ser_purgeRx(fd_spi);
 506
 507         return ser_write(&fd_spi->fd, buf, size);
 508 }
 509
 510
 511 /**
 512  * Init SPI serial driver \a unit in master mode.
 513  *
 514  * This interface implements the SPI master protocol over a serial SPI
 515  * driver. This is needed because normal serial driver send/receive data
 516  * at the same time. SPI slaves like memories and other peripherals
 517  * first receive and *then* send response back instead.
 518  * To achieve this, when we are master and we are *sending*,
 519  * we have to discard all incoming data. Then, when we want to
 520  * receive, we must write fake data to SPI to trigger slave devices.
 521  */
 522 void spimaster_init(Serial *fds, unsigned int unit)
 523 {
 524         ser_init(fds, unit);
 525         fds->fd.read = spimaster_read;
 526         fds->fd.write = spimaster_write;
 527 }
 528
 529