UART(シリアルインターフェース)の活用

UARTは「Universal Asynchronous Receiver/Transmitter」の略で、主に機器間の通信に用いられる通信方式です。 ^[5]

一般的な接続方法を下図に示します。 なお、Armadillo-640では、CON3/4のRS232C、CON9/CON11のUARTバスを使用してPCや別のデバイスと通信できます。

図4.1 UARTの接続方法

信号線はTX(送信)を相手のRX(受信)に接続します。

UARTの主な特徴を以下に示します。

信頼性の高い通信のため、通信相手の受信可否に合わせて送信できる構成にすることがあります。
これをフロー制御といい、ハードウェアフロー制御では主にRTS/CTSを使用してフロー制御を行います。

図4.2 ハードウェアフロー制御の接続方法

簡単な回路でRS-232Cに変換しPC等と通信することもできます。

図4.3 RS232Cへの変換

UARTではボーレート^[6]等に様々なバリエーションがあり、主に以下の設定を通信相手と合わせる必要があります。 よく選択される設定を強調で示します。

UARTの波形は以下のようになっています。 I²CやSPIと異なり、LSBから送信されることに注意してください。 ハードウェアフロー制御を行う場合、送信側はCTSがHのときに送信を開始しません。

図4.4 UARTプロトコル(データビット数8、ストップビット数1、パリティビットなし)

Armadillo-640は、標準状態でUART1(CON9)をコンソールとして使用します。 コンソールには、起動ログやカーネルメッセージなどが出力されるため、標準の設定ではUART1で使用しているピンに外部機器を接続して使用するといったことはできません。 ここでは、コンソールとして別のシリアルインターフェースを使用する方法について説明します。 例として、コンソールをUART3(CON3もしくはCON4)に変更します。

シリアルインターフェースとデバイスファイルの対応は、「Armadillo-640 製品マニュアル」の「Linux カーネル仕様」章「UART」項を参照してください。

「Armadillo入門編」の「起動の仕組み」でも説明したように、コンソールに文字を表示するプログラムには、ブートローダー(u-boot)、Linuxカーネル、ユーザーランドアプリケーションプログラムの3種類があります。

[ATDE ~]$ cd u-boot-a600-v2018.03-at[version]
[ATDE ~/u-boot-a600-v2018.03-at[version]]$ make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- armadillo-640_defconfig

$ make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- menuconfig

ARM architecture ->
  Console UART select (UART1) --->
  () UART1
  (X) UART3 <-を選択

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-

[armadillo ~]# ls u-boot.imx
u-boot.imx
[armadillo ~]# dd if=u-boot.imx of=/dev/mmcblk0 bs=1k seek=1 conv=fsync

[armadillo ~]# reboot

=> editenv optargs
edit: console=ttymxc2,115200
=> printenv optargs
optargs=console=ttymxc2,115200
=> saveenv
Saving Environment to MMC... Writing to MMC(0)... OK  ←OKが出る