はじめてのOSコードリーディング ~UNIX V6で学ぶカーネルのしくみにインスパイアされてxv6 OSを読んでます。
UNIX V6自体はx86CPUでは動作しないため、基本的には、UNIXv6をX86アーキテクチャで動くようにしたxv6 OSのリポジトリをForkしたkash1064/xv6-public: xv6 OSのソースコードを読んでいくことにしました。
前回はmain関数で実行されるconsoleinit関数の動きを確認しました。
今回はuartinit関数の挙動を追っていきます。
もくじ
uartinit関数
uartinit関数はuart.c関数で定義された関数で、シリアルポート関連の初期化を行っています。
#define COM1 0x3f8
static int uart; // is there a uart?
void uartinit(void)
{
char *p;
// Turn off the FIFO
outb(COM1+2, 0);
// 9600 baud, 8 data bits, 1 stop bit, parity off.
outb(COM1+3, 0x80); // Unlock divisor
outb(COM1+0, 115200/9600);
outb(COM1+1, 0);
outb(COM1+3, 0x03); // Lock divisor, 8 data bits.
outb(COM1+4, 0);
outb(COM1+1, 0x01); // Enable receive interrupts.
// If status is 0xFF, no serial port.
if(inb(COM1+5) == 0xFF) return;
uart = 1;
// Acknowledge pre-existing interrupt conditions;
// enable interrupts.
inb(COM1+2);
inb(COM1+0);
ioapicenable(IRQ_COM1, 0);
// Announce that we're here.
for(p="xv6...\n"; *p; p++) uartputc(*p);
}UARTとは
そもそもUARTとは何かですが、**Universal Asynchronous Receiver/Transmitter**（汎用非同期送受信機）を指すようです。
UARTは、2つのデバイス間でシリアルデータを交換するためのプロトコルを指します。
参考：Universal asynchronous receiver-transmitter - Wikipedia
近年では主として使われていないようですが、UARTはシリアルポートによる通信で使用されていたプロトコルみたいです。
uartinit関数では、いわゆるCOMポートをセットアップしているようですね。
通信にシリアルポートを使用する
OSが通信にシリアルポートを使用する場合は、初めにシリアルポートを初期化する必要があります。
ソースコードを順に見ていきます。
#define COM1 0x3f8
// Turn off the FIFO
outb(COM1+2, 0);COM1は0x3f8として定義されています。
これは、固定されたCOM1ポートのIOポートのアドレスです。
各COMポートのレジスタについては、IOポートアドレスからのオフセットでアクセスできます。
COM1+2はInterrupt IdentificationとFIFO control registersを指します。
ここでは、0をセットすることでUART内のFIFOの動作を無効化しています。
FIFOが無効化されている場合、受信したデータはReceiver buffer registerに受け渡されます。
続いて、以下のコードを見てみます。
// 9600 baud, 8 data bits, 1 stop bit, parity off.
outb(COM1+3, 0x80); // Unlock divisor
outb(COM1+0, 115200/9600);
outb(COM1+1, 0);
outb(COM1+3, 0x03); // Lock divisor, 8 data bits.
outb(COM1+4, 0);
outb(COM1+1, 0x01); // Enable receive interrupts.COM1+3はLine control registerに該当します。
これは、セットされたbitに応じて通信パラメータを変更します。
参考画像：Serial UART, an in depth tutorial - Lammert Bies
outb(COM1+3, 0x80);は8bit目をセットしてDLABを有効化しています。
これによって、次のCOM1+0とCOM1+1への書き込みアクセスがDivisor latch registers (R/W)に変化します。
ここに115200/9600と0をそれぞれ書き込むことでUARTのタイムベースを9,600bpsに設定していることになります。
続くoutb(COM1+3, 0x03);では、LRCのDLABを解除するとともに8 data bitsをセットしています。
その後、Modem control registerに0をセットした後、割込みを有効化してます。
一通りの初期化処理を行った後、Line status registerのチェックを行ってシリアルポートが利用可能であることを確認しています。
// If status is 0xFF, no serial port.
if(inb(COM1+5) == 0xFF) return;
uart = 1;最後に、RBRとIIRの情報を参照して現在の割込み状態を確認した後、割込みを有効化して終了です。
// Acknowledge pre-existing interrupt conditions;
// enable interrupts.
inb(COM1+2);
inb(COM1+0);
ioapicenable(IRQ_COM1, 0);まとめ
今回はシリアルポートの初期化処理を追いかけてました。
次回はpinit関数です。