USART Driver 작성 및 Linux Kernel에서의 USART 인터페이스 사용 방법

USART Driver 작성 및 Linux Kernel에서의 USART 인터페이스 사용 방법

개요

USART(Universal Synchronous/Asynchronous Receiver-Transmitter)는 임베디드 시스템에서 중요한 직렬 통신 인터페이스입니다. 이번 포스팅에서는 Rockchip RK3399 플랫폼을 기준으로, Linux Kernel에서 USART 드라이버를 작성하고, 이를 통해 데이터를 읽고 쓰는 방법을 알아보겠습니다.

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USART란?

USART는 직렬 통신을 지원하는 하드웨어 모듈로, 동기 및 비동기 통신을 모두 지원합니다. 동기 통신은 별도의 클럭 신호를 사용하며, 비동기 통신은 스타트와 스톱 비트를 활용합니다. USART는 주로 센서, 디버깅, 데이터 로깅 등의 목적으로 사용됩니다.

주요 특징

• 양방향 통신 지원
• 동기 및 비동기 모드 지원
• 속도와 안정성이 중요한 애플리케이션에서 활용

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Linux Kernel에서 USART 드라이버 작성

Linux Kernel에서는 USART 인터페이스를 위한 다양한 드라이버를 제공합니다. RK3399 플랫폼에서 USART 드라이버를 작성하는 과정은 크게 세 단계로 나눌 수 있습니다:

1. Device Tree 설정
2. USART 드라이버 코드 작성
3. read/write 인터페이스 구현

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1. Device Tree 설정

USART 하드웨어를 Linux에서 사용하려면 먼저 디바이스 트리를 설정해야 합니다. RK3399의 USART 인터페이스를 설정하는 예는 다음과 같습니다.

&uart2 {
    status = "okay";
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&uart2_pins>;
    current-speed = <115200>;
};

2. USART 드라이버 코드 작성

USART 드라이버는 platform_driver를 사용하여 작성합니다. 기본적인 드라이버 등록 코드는 다음과 같습니다.

#include <linux/module.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/serial_core.h>
#include <linux/serial_reg.h>

#define DRIVER_NAME "rk3399_usart"

struct rk_usart {
    struct uart_port port;
};

static int rk_usart_probe(struct platform_device *pdev) {
    struct rk_usart *usart;

    usart = devm_kzalloc(&pdev->dev, sizeof(*usart), GFP_KERNEL);
    if (!usart)
        return -ENOMEM;

    dev_info(&pdev->dev, "USART driver probed\n");

    // USART 초기화 코드 작성

    return 0;
}

static int rk_usart_remove(struct platform_device *pdev) {
    dev_info(&pdev->dev, "USART driver removed\n");
    return 0;
}

static const struct of_device_id rk_usart_of_match[] = {
    { .compatible = "rockchip,rk3399-uart" },
    {},
};
MODULE_DEVICE_TABLE(of, rk_usart_of_match);

static struct platform_driver rk_usart_driver = {
    .driver = {
        .name = DRIVER_NAME,
        .of_match_table = rk_usart_of_match,
    },
    .probe = rk_usart_probe,
    .remove = rk_usart_remove,
};

module_platform_driver(rk_usart_driver);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("Your Name");
MODULE_DESCRIPTION("RK3399 USART Driver");

3. read/write 인터페이스 구현

드라이버가 등록되면 데이터를 읽고 쓰기 위한 인터페이스를 구현해야 합니다. Linux UART 드라이버 프레임워크는 이를 위해 tty 계층을 제공합니다. 간단한 구현 예는 다음과 같습니다.

static int rk_usart_write(struct uart_port *port, const char *data, size_t len) {
    for (size_t i = 0; i < len; i++) {
        while (!(readl(port->membase + UART_LSR) & UART_LSR_THRE))
            cpu_relax();

        writel(data[i], port->membase + UART_TX);
    }

    return len;
}

static int rk_usart_read(struct uart_port *port, char *buf, size_t len) {
    size_t count = 0;

    while (count < len) {
        while (!(readl(port->membase + UART_LSR) & UART_LSR_DR))
            cpu_relax();

        buf[count++] = readl(port->membase + UART_RX);
    }

    return count;
}

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테스트 방법

드라이버를 테스트하려면 다음 단계를 따라야 합니다:

1. Device Tree 적용
2. dtc -I dts -O dtb -o rk3399.dtb rk3399.dts cp rk3399.dtb /boot/dtb/
3. 모듈 빌드 및 로드
4. make modules insmod rk3399_usart.ko
5. USART 동작 확인
6. echo "Hello USART" > /dev/ttyS2 cat /dev/ttyS2

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결론

이번 포스팅에서는 RK3399 플랫폼에서 USART 드라이버를 작성하고 데이터를 읽고 쓰는 방법을 알아보았습니다. 실제 애플리케이션에서 이 코드를 활용하여 다양한 시리얼 통신 기반 솔루션을 구현할 수 있습니다. 추가적으로 DMA를 활용한 데이터 전송이나 고급 에러 핸들링 기법을 학습하여 더 강력한 USART 드라이버를 개발해 보세요.

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참고 자료

• Linux Kernel Documentation
• Rockchip RK3399 Technical Reference Manual