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PBus 使用指南

1. 模块介绍​

1.1. 术语定义​

术语定义注释说明
PBusParallel Bus并行总线
AHBAdvanced High performance Bus（高速）系统总线
APBAdvanced Peripheral Bus外设/外围总线
DMADirect Memory Access直接存储器访问

1.2. 模块简介​

PBus 模块主要实现了一组外部并行总线，可用于与外部FPGA、SRAM等等元器件实现连接。

PBus 模块支持的特性有：

  • 支持AHB总线访问配置寄存器和外部设备地址空间
  • AHB与PBus仅支持Single操作，不支持Burst操作
  • 16bit地址和数据总线复用
  • 外部设备地址空间为64KB
  • 每笔操作可实现16bit数据读/写
  • 针对NCS/NADV/NWE/NOE/AD信号时序可灵活配置
  • 可支持DMA对外部设备地址空间进行读写访问

2. 参数配置​

2.1. 内核配置​

在luban根目录下执行 make kernel-menuconfig，进入kernel的功能配置，按如下选择：

Linux
    Device Drivers
        Misc devices
            [*] PBUS driver for Artinchip SoC

2.2. DTS 参数配置​

2.2.1. PBus 自定义参数​

PBus 驱动支持从DTS中配置的参数定义，基本和Spec中CFG寄存器的字段分布保持一致。如下表：

寄存器参数名称取值范围功能说明
CFG0outenable-pol-highactive[0, 1]外设输出使能的极性，是否高电平有效
wrenable-pol-highactive[0, 1]读写指示信号的极性，是否高电平有效
addrvalid-pol-highactive[0, 1]地址有效信号的极性，是否高电平有效
cs-pol-highactive[0, 1]外设片选信号的极性，是否高电平有效
busclk-pol-riseedge[0, 1]地址/数据是否在总线时钟信号上升沿跳变
busclk-outenable[0, 1]总线时钟输出的使能
busclk-div[0, 3]总线时钟分频，0 - 未定义，1 - HCLK/2, 2 - HCLK/4, 3 - HCLK/8
CFG1wrdata-holdtime[0, 15]写数据输出的保持时间
wrdata-delaytime[0, 15]写数据输出的延迟时间
addr-holdtime[0, 15]地址输出的保持时间
addr-delaytime[0, 15]地址输出的延迟时间
cs-holdtime[0, 15]外设片选信号的有效保持时间
cs-delaytime[0, 15]外设片选信号的有效最小间隔
CFG2outenable-holdtime[0, 15]外设输出使能的保持时间
outenable-delaytime[0, 15]外设输出使能的延迟时间
wrrd-holdtime[0, 15]读写控制信号的保持时间
wrrd-delaytime[0, 15]读写控制信号的延迟时间
addrvalid-holdtime[0, 15]地址有效信号的保持时间
addrvalid-delaytime[0, 15]地址有效信号的延迟时间

注解

  1. 表中为了更加简洁，参数名称都省略了前缀“aic,”
  2. 前面6个参数，取值范围是 [0, 1]，在DTS中是boolean类型，其他参数都是正整数类型
  3. “保持时间”和“延迟时间” 的单位，都是 PBus clk 的周期值

2.2.2. D211 配置​

common/d211.dtsi中的参数配置：

pbus: pbus@107F0000 {
    compatible = "artinchip,aic-pbus-v1.0";
    reg = <0x0 0x107F0000 0x0 0x1000>;
    clocks = <&cmu CLK_PBUS>;
    resets = <&rst RESET_PBUS>;
};

2.2.3. Board 配置​

xxx/board.dts中的参数配置：

&pbus {
    aic,busclk-div = <2>;
    aic,busclk-outenable;
    aic,busclk-pol-riseedge;
    aic,cs-pol-highactive;
    aic,addrvalid-pol-highactive;
    aic,wrenable-pol-highactive;
    aic,outenable-pol-highactive;

    aic,wrdata-holdtime = <1>;
    aic,wrdata-delaytime = <2>;
    aic,addr-holdtime = <3>;
    aic,addr-delaytime = <4>;
    aic,cs-holdtime = <5>;
    aic,cs-delaytime = <6>;

    aic,outenable-holdtime = <7>;
    aic,outenable-delaytime = <8>;
    aic,wrrd-holdtime = <9>;
    aic,wrrd-delaytime = <10>;
    aic,addrvalid-holdtime = <11>;
    aic,addrvalid-delaytime = <12>;

    status = "okay";
};

3. 调试指南​

3.1. Sysfs 节点​

3.1.1. 状态信息​

在 PBus 驱动初始化成功后，会在Sysfs中注册生成一个 status 节点，其中打印了当前的 PBus 控制器的配置及状态信息：

 # cat /sys/devices/platform/soc/107f0000.pbus/status
In PBUS V1.00:
Bus clk: Div 1, Out enable 0, Pol 0
POL: CS 0, Addr valid 0, Write enable 0, Out enable 0

            Hold time    Delay time
   WR data: 2            6
      Addr: 3            1
        CS: 8            2
Out enable: 3            5
Write&Read: 6            1
Addr Valid: 2            1

4. 测试指南​

4.1. 测试环境​

4.1.1. 硬件​

  • 开发板，或D211的FPGA板

4.1.2. 软件​

  • PC端的串口终端软件，用于PC和开发板进行串口通信

4.2. 查看PBus的配置参数​

通过PBus驱动在Sysfs注册的 status 节点，可以查看当前PBus控制的配置参数。详见 Sysfs 节点

注解

TODO：FPGA环境中无法实测PBus的功能，暂无功能测试的记录。

5. 设计说明​

5.1. 源码说明​

源代码位于：drivers/misc/artinchip-pbus.c

5.2. 模块架构​

PBus对用户来说，只需要能够设置一些信号参数即可，所以将其归入Linux内核中的Misc设备。

不需要运行时修改参数，所以也不需要单独创建设备节点，PBus驱动会用DTS方式来解析和设置信号参数。

5.3. 关键流程设计​

5.3.1. 初始化流程​

PBus 模块遵循platform_driver的通用初始化流程，申请regs资源、clk、reset，然后从DTS中解析参数并写入PBus控制器。

在probe()接口的最后面，会顺次调用三个接口来设置PBus的三个CFG寄存器：

pbus_set_cfg0(&pdev->dev, pbus->base);
pbus_set_cfg1(&pdev->dev, pbus->base);
pbus_set_cfg2(&pdev->dev, pbus->base);

5.4. 数据结构设计​

5.4.1. pbus_dev​

管理 PBus 控制器的设备资源：

struct pbus_dev {
    void __iomem *base;
    struct platform_device *pdev;
    struct attribute_group attrs;
    struct clk *clk;
    struct reset_control *rst;
};

5.5. 接口设计​

以下是提供给 probe() 调用的三个内部接口：

5.5.1. pbus_set_cfg0​

函数原型static void pbus_set_cfg0(struct device *dev, void __iomem *base)
功能说明从DTS中解析参数，并设置PBus的寄存器 PBUS_CFG0
参数定义dev - 指向PBus设备base - PBus寄存器基地址的映射地址
返回值无
注意事项

5.5.2. pbus_set_cfg1​

函数原型static void pbus_set_cfg1(struct device *dev, void __iomem *base)
功能说明从DTS中解析参数，并设置PBus的寄存器 PBUS_CFG1
参数定义dev - 指向PBus设备base - PBus寄存器基地址的映射地址
返回值无
注意事项

5.5.3. pbus_set_cfg2​

函数原型static void pbus_set_cfg2(struct device *dev, void __iomem *base)
功能说明从DTS中解析参数，并设置PBus的寄存器 PBUS_CFG2
参数定义dev - 指向PBus设备base - PBus寄存器基地址的映射地址
返回值无
注意事项

6. 常见问题​

注解

FPGA环境中无法实测PBus的功能，暂无问题记录。