串口通信失败

Posted 2022-08-04 四季帆

1. DMA故障导致串口通信失败

1.1 背景

        android应用层通过write方法写串口与MCU通信，如果未收到MCU的ack则重新将之前写入的信息重新写一遍，直至收到MCU的ack；

        bug现象是：Android应用层一直未收到ack并不断重写，2分钟之后write方法卡住。

1.2 分析

        经过源码分析，认为serial层的write函数有可能导致休眠，其中有一个缓冲区空间为4096字节，上层通过log将已发送的数据进行统计发现，当数据发送累计4102字节时会卡住。

        加log进行复现和分析，结果如下：

         根据log可知，在write方法卡住时最后一批log显示uart_write方法返回值为0，如果上层应用为阻塞式访问，则会调用schedule方法将当前进程休眠即上层直观感受上的卡死。

        参考log分析源码可知，serial层的环形缓冲区空间已满导致bug的出现，serial层数据到硬件TX_FIFO是由DMA来搬运的，所以初步估计DMA有问题，向SoC厂商咨询后对方表明，该SoC的DMA确实有一些缺陷。

        继续添加log发现，确实DMA出现了不搬运数据的故障，结果如下：

2. 关闭DMA后导致串口通信失败

2.1 背景

        继上次关闭DMA以后，在某特定场景下回出现频率较高的串口通信失败，基本过程就是MCU给SoC发消息，然后有一帧消息会丢失，从而导致Android应用上层校验失败，判断通信失败。

        由于各种原因MCU端屏蔽了针对这种情况的重发机制，所以需要SoC端寻找原因和解决方案。

        有一个值得关注的现象是：应用层通过不停的读缓冲区发现，当一次性读取到的数据为32字节时，下一帧数据就会出现丢失情况。

2.2 分析

        SoC串口的硬件RX_FIFO空间也是32字节，驱动代码中设置的阈值为16字节，即RX_FIFO中超过16字节就会触发中断，提醒CPU搬运数据至tty层，结合应用层发现的现象，初步结论为RX_FIFO溢出。

        SoC的串口控制器是有溢出标志位的，在驱动代码中添加log打印，最终确认出现通信失败时RX_FIFO确实溢出了。

        基本判断是UART硬件中断优先级太低导致出现中断响应不及时，从而导致RX_FIFO溢出。

2.3 解决办法

2.3.1 调整阈值

        调整触发串口中断的阈值，调整之后有些许改善，但是溢出情况的频率依旧较高，故此方法pass掉。

2.3.2 修改中断优先级

        修改中断优先级的影响范围太广，且SoC厂商不建议修改中断优先级，建议修改中断亲缘性，故此方法pass掉。

2.3.3 修改中断亲缘性。

方式一：

//1. 查看中断对应的编号
cat /proc/interrupts 
  ······
  59:        205          0       GIC  21e8000.serial
  
//2. 将串口的中断亲缘性从CPU0改到CPU1  
echo 2 > /proc/irq/59/smp_affi nity
//十进制2对应二进制0010，如果要改到CPU2，则需要写入0100即十进制4，但是IMX6D只有2个CPU核心，所以设置4是无效的(不生效)

方式二：

        在驱动代码中调用irq_set_affinity()将串口中断绑定在某个CPU核心上执行。

retval = request_irq(sport->port.irq, imx_int, 0,
                                     dev_name(port->dev), sport);
irq_set_affinity(sport->port.irq, cpumask_of(2));

        通过调整中断亲缘性后也只能是有一定的改善作用，不能100%解决此问题。

2.3.4 添加流控

        流控分为软件流控和硬件流控，我个人更加倾向于硬件流控。