全志T113-S3双串口配置实战：UART0与UART1并行调试指南

在嵌入式系统开发中，串口调试如同工程师的"听诊器"，而全志T113-S3处理器原生支持的多路UART接口往往未被充分利用。本文将深入探讨如何在Tina Linux系统中实现UART0与UART1双通道并行工作，让系统调试与业务通信各司其职。

1. 硬件基础与系统架构解析

全志T113-S3的UART控制器采用ARM标准的PL011架构，但进行了太阳芯（Allwinner）特有的功能扩展。该芯片提供4个独立UART通道，其中UART0默认作为BootROM加载阶段的首选通信接口，这种设计源于历史兼容性考虑。

关键硬件特性对比 ：

特性	UART0	UART1
物理基地址	0x02500000	0x02500400
中断号	34	35
时钟门控	CCU_UART0_BGR_REG	CCU_UART1_BGR_REG
默认功能	Bootloader控制台	通常未启用

在Tina Linux的启动流程中，串口配置需要贯穿三个关键阶段：

1. Boot0阶段 ：固化在芯片ROM中的初始加载程序
2. U-Boot阶段 ：二级引导加载环境
3. Linux内核阶段 ：最终操作系统环境

注意：UART1的寄存器地址偏移量0x400是PL011架构的标准设计，每个UART控制器占用1KB地址空间，这个值在后续配置中会多次出现。

2. 底层配置修改实战

2.1 设备树与引脚复用配置

首先需要处理引脚复用冲突，T113-S3的PD21和PD22默认可能被分配给其他功能。修改设备树文件：

// Tina-Linux/device/config/chips/t113/configs/mq_r/board.dts
&pio {
    uart1_pins_a: uart1@0 {
        pins = "PD21", "PD22";
        function = "uart1";
        drive-strength = <10>;
        bias-pull-up;
    };
};

&uart1 {
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&uart1_pins_a>;
    status = "okay";
};

常见引脚冲突及解决方案：

• LCD数据线冲突 ：注释掉相关dts节点或重新规划引脚分配
• SPI片选冲突 ：修改SPI设备使能极性
• GPIO按键冲突 ：评估功能优先级，必要时移除次要功能

2.2 U-Boot双重配置调整

U-Boot需要两处关键修改：

1. defconfig基础配置 ：

# 修改sun8iw20p1_defconfig
CONFIG_CONS_INDEX=2  # 将控制台切换到UART1
CONFIG_SUNXI_SERIAL=y
CONFIG_SERIAL_PL011=y

2. uboot-board.dts同步更新 ：

// 确保与内核设备树保持一致
&uart1 {
    compatible = "arm,pl011";
    reg = <0x02500400 0x400>;
    interrupts = <GIC_SPI 35 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
    clocks = <&ccu CLK_BUS_UART1>;
    resets = <&ccu RST_BUS_UART1>;
    status = "okay";
};

提示：使用 mboot 命令可以验证当前激活的U-Boot配置，避免修改未生效的情况。

3. 内核启动参数精调

3.1 早期控制台参数

修改env.cfg中的启动参数：

# 原始UART0配置
# console=ttyS0,115200 earlyprintk=sunxi-uart,0x02500000

# 修改为UART1配置
console=ttyS1,115200 earlycon=sunxi-uart,0x02500400

参数解析：

• earlycon ：内核早期初始化阶段使用的串口驱动
• 0x02500400 ：UART1的物理基地址
• ttyS1 ：Linux设备节点编号，与UART1对应

3.2 内核配置同步更新

修改config-5.4关键选项：

# 串口设备驱动配置
CONFIG_SERIAL_8250=y
CONFIG_SERIAL_8250_CONSOLE=y
CONFIG_SERIAL_SUNXI=y
CONFIG_SERIAL_SUNXI_CONSOLE=y

# 指定控制台索引
CONFIG_SUNXI_UART1_CONSOLE=y
CONFIG_CMDLINE="console=ttyS1,115200"

4. 系统级整合与验证

4.1 编译流程优化

建议的完整编译顺序：

# 清理旧配置
make clean

# 分步编译
make uboot -j$(nproc)    # 单独编译U-Boot
make kernel -j$(nproc)   # 单独编译内核
make -j$(nproc)          # 编译完整系统

# 打包镜像
pack

常见编译问题处理：

1. 设备树语法错误 ：

   Error: board.dts:12.1-9 syntax error
   

   解决方案：使用 dtc -I dts -O dtb -o test.dtb board.dts 进行单独验证

2. 引脚冲突警告 ：

   pinctrl: pin PD21 already claimed by lcd0
   

   解决方案：在相关设备节点添加 status = "disabled"

4.2 运行时验证技巧

多阶段输出验证 ：

1. Boot0阶段输出 ：

   • 保持连接UART0观察初始启动信息
   • 正常应显示"HELLO! BOOT0 is starting!"

2. U-Boot阶段切换 ：

   • UART1应开始显示U-Boot启动日志
   • 关键标志："U-Boot SPL 2021.01"

3. 内核阶段双通道 ：

   • UART1持续输出内核日志
   • UART0可通过 echo "test" > /dev/ttyS0 验证通路

高级调试技巧 ：

# 查看串口设备注册情况
dmesg | grep ttyS

# 实时监控两个串口
screen /dev/ttyS0 115200
screen /dev/ttyS1 115200

# 压力测试
cat /dev/urandom > /dev/ttyS0 &
cat /dev/urandom > /dev/ttyS1 &

5. 生产环境部署建议

在实际产品中部署双串口方案时，建议考虑以下加固措施：

1. 电源管理优化 ：

   &uart1 {
       pinctrl-names = "default", "sleep";
       pinctrl-1 = <&uart1_sleep_pins>;
       wakeup-source;
   };
   

2. 抗干扰设计 ：

   • 在串口线上串联22Ω电阻
   • 添加TVS二极管防护（如SMBJ5.0CA）
   • 使用双绞线连接，长度不超过3米

3. 系统服务集成 ： 创建systemd服务管理串口日志：

   # /etc/systemd/system/uart1-logger.service
   [Unit]
   Description=UART1 System Logger
   
   [Service]
   ExecStart=/bin/bash -c "cat /dev/ttyS1 | logger -t uart1"
   Restart=always
   
   [Install]
   WantedBy=multi-user.target
   

4. 性能监控指标 ：

   # 查看串口错误计数
   cat /proc/tty/driver/ttyS
   
   # 监控FIFO溢出
   grep -H "overrun" /proc/interrupts
   

在完成所有配置后，建议进行72小时连续运行测试，特别关注：

• 高温环境下（85°C）的通信稳定性
• 长时间大数据量传输的误码率
• 系统休眠唤醒后的串口恢复情况