]> git.ipfire.org Git - thirdparty/ipxe.git/commitdiff
[uart] Allow for the existence of non-16550 UARTs
authorMichael Brown <mcb30@ipxe.org>
Tue, 17 Jun 2025 13:28:18 +0000 (14:28 +0100)
committerMichael Brown <mcb30@ipxe.org>
Fri, 20 Jun 2025 11:52:04 +0000 (12:52 +0100)
Remove the assumption that all platforms use a fixed number of 16550
UARTs identifiable by a simple numeric index.  Create an abstraction
allowing for dynamic instantiation and registration of any number of
arbitrary UART models.

The common case of the serial console on x86 uses a single fixed UART
specified at compile time.  Avoid unnecessarily dragging in the
dynamic instantiation code in this use case by allowing COMCONSOLE to
refer to a single static UART object representing the relevant port.

When selecting a UART by command-line argument (as used in the
"gdbstub serial <port>" command), allow the UART to be specified as
either a numeric index (to retain backwards compatiblity) or a
case-insensitive port name such as "COM2".

Signed-off-by: Michael Brown <mcb30@ipxe.org>
15 files changed:
src/Makefile
src/arch/x86/core/x86_uart.c
src/arch/x86/include/bits/ns16550.h [new file with mode: 0644]
src/arch/x86/include/bits/uart.h [deleted file]
src/arch/x86/interface/syslinux/comboot_call.c
src/core/gdbserial.c
src/core/serial.c
src/core/uart.c
src/drivers/uart/ns16550.c [new file with mode: 0644]
src/include/bits/ns16550.h [moved from src/include/bits/uart.h with 56% similarity]
src/include/ipxe/errfile.h
src/include/ipxe/gdbserial.h
src/include/ipxe/ns16550.h [new file with mode: 0644]
src/include/ipxe/serial.h
src/include/ipxe/uart.h

index 6367b13ea9ef2761b89cf0427c86be43eb067009..f3d378e058a9ca82a11191c51c3c76e1d221b541 100644 (file)
@@ -94,6 +94,7 @@ SRCDIRS               += drivers/infiniband/mlx_utils/mlx_lib/mlx_link_speed
 SRCDIRS                += drivers/infiniband/mlx_utils/mlx_lib/mlx_mtu
 SRCDIRS                += drivers/infiniband/mlx_nodnic/src
 SRCDIRS                += drivers/usb
+SRCDIRS                += drivers/uart
 SRCDIRS                += interface/pxe interface/efi interface/smbios
 SRCDIRS                += interface/bofm
 SRCDIRS                += interface/xen
index e455775bfc20a3cf8239b38d9dfcef878ca8d995..2580b931bb616a6d0df2946ffb48f7bd602da2ce 100644 (file)
@@ -1,5 +1,5 @@
 /*
- * Copyright (C) 2014 Michael Brown <mbrown@fensystems.co.uk>.
+ * Copyright (C) 2025 Michael Brown <mbrown@fensystems.co.uk>.
  *
  * This program is free software; you can redistribute it and/or
  * modify it under the terms of the GNU General Public License as
@@ -29,41 +29,45 @@ FILE_LICENCE ( GPL2_OR_LATER_OR_UBDL );
  *
  */
 
-#include <errno.h>
-#include <ipxe/uart.h>
+#include <string.h>
+#include <ipxe/serial.h>
+#include <ipxe/ns16550.h>
 
-/** UART port bases */
-static uint16_t uart_base[] = {
-       [COM1] = 0x3f8,
-       [COM2] = 0x2f8,
-       [COM3] = 0x3e8,
-       [COM4] = 0x2e8,
-};
+/** Define a fixed ISA UART */
+#define ISA_UART( NAME, BASE )                                         \
+       struct ns16550_uart NAME = {                                    \
+               .uart = {                                               \
+                       .refcnt = REF_INIT ( ref_no_free ),             \
+                       .name = #NAME,                                  \
+                       .op = &ns16550_operations,                      \
+               },                                                      \
+               .base = ( ( void * ) (BASE) ),                          \
+       }
+
+/* Fixed ISA UARTs */
+ISA_UART ( com1, COM1_BASE );
+ISA_UART ( com2, COM2_BASE );
+ISA_UART ( com3, COM3_BASE );
+ISA_UART ( com4, COM4_BASE );
 
 /**
- * Select UART port
+ * Register fixed ISA UARTs
  *
- * @v uart             UART
- * @v port             Port number, or 0 to disable
  * @ret rc             Return status code
  */
-int uart_select ( struct uart *uart, unsigned int port ) {
+int uart_register_fixed ( void ) {
+       static struct uart *ports[] = { COM1, COM2, COM3, COM4 };
+       unsigned int i;
        int rc;
 
-       /* Set new UART base */
-       if ( port >= ( sizeof ( uart_base ) / sizeof ( uart_base[0] ) ) ) {
-               rc = -ENODEV;
-               goto err;
+       /* Register all fixed ISA UARTs */
+       for ( i = 0 ; i < ( sizeof ( ports ) / sizeof ( ports[0] ) ) ; i++ ) {
+               if ( ( rc = uart_register ( ports[i] ) ) != 0 ) {
+                       DBGC ( ports[i], "UART could not register %s: %s\n",
+                              ports[i]->name, strerror ( rc ) );
+                       return rc;
+               }
        }
-       uart->base = ( ( void * ) ( intptr_t ) uart_base[port] );
-
-       /* Check that UART exists */
-       if ( ( rc = uart_exists ( uart ) ) != 0 )
-               goto err;
 
        return 0;
-
- err:
-       uart->base = NULL;
-       return rc;
 }
diff --git a/src/arch/x86/include/bits/ns16550.h b/src/arch/x86/include/bits/ns16550.h
new file mode 100644 (file)
index 0000000..9f7d741
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,60 @@
+#ifndef _BITS_NS16550_H
+#define _BITS_NS16550_H
+
+/** @file
+ *
+ * 16550-compatible UART
+ *
+ */
+
+FILE_LICENCE ( GPL2_OR_LATER_OR_UBDL );
+
+#include <stdint.h>
+#include <ipxe/io.h>
+
+/**
+ * Write to UART register
+ *
+ * @v ns16550          16550 UART
+ * @v address          Register address
+ * @v data             Data
+ */
+static inline __attribute__ (( always_inline )) void
+ns16550_write ( struct ns16550_uart *ns16550, unsigned int address,
+               uint8_t data ) {
+
+       outb ( data, ( ns16550->base + address ) );
+}
+
+/**
+ * Read from UART register
+ *
+ * @v ns16550          16550 UART
+ * @v address          Register address
+ * @ret data           Data
+ */
+static inline __attribute__ (( always_inline )) uint8_t
+ns16550_read ( struct ns16550_uart *ns16550, unsigned int address ) {
+
+       return inb ( ns16550->base + address );
+}
+
+/* Fixed ISA serial port base addresses */
+#define COM1_BASE 0x3f8
+#define COM2_BASE 0x2f8
+#define COM3_BASE 0x3e8
+#define COM4_BASE 0x2e8
+
+/* Fixed ISA serial ports */
+extern struct ns16550_uart com1;
+extern struct ns16550_uart com2;
+extern struct ns16550_uart com3;
+extern struct ns16550_uart com4;
+
+/* Fixed ISA serial port names */
+#define COM1 &com1.uart
+#define COM2 &com2.uart
+#define COM3 &com3.uart
+#define COM4 &com4.uart
+
+#endif /* _BITS_NS16550_H */
diff --git a/src/arch/x86/include/bits/uart.h b/src/arch/x86/include/bits/uart.h
deleted file mode 100644 (file)
index e09cd3f..0000000
+++ /dev/null
@@ -1,41 +0,0 @@
-#ifndef _BITS_UART_H
-#define _BITS_UART_H
-
-/** @file
- *
- * 16550-compatible UART
- *
- */
-
-FILE_LICENCE ( GPL2_OR_LATER_OR_UBDL );
-
-#include <stdint.h>
-#include <ipxe/io.h>
-
-/**
- * Write to UART register
- *
- * @v uart             UART
- * @v addr             Register address
- * @v data             Data
- */
-static inline __attribute__ (( always_inline )) void
-uart_write ( struct uart *uart, unsigned int addr, uint8_t data ) {
-       outb ( data, ( uart->base + addr ) );
-}
-
-/**
- * Read from UART register
- *
- * @v uart             UART
- * @v addr             Register address
- * @ret data           Data
- */
-static inline __attribute__ (( always_inline )) uint8_t
-uart_read ( struct uart *uart, unsigned int addr ) {
-       return inb ( uart->base + addr );
-}
-
-extern int uart_select ( struct uart *uart, unsigned int port );
-
-#endif /* _BITS_UART_H */
index f7cceb30f927c552c914f9b7add17a2af4426eda..97bdaeae3f702977d349925a503d64251a774eb2 100644 (file)
@@ -37,6 +37,7 @@ FILE_LICENCE ( GPL2_OR_LATER );
 #include <ipxe/posix_io.h>
 #include <ipxe/process.h>
 #include <ipxe/serial.h>
+#include <ipxe/ns16550.h>
 #include <ipxe/init.h>
 #include <ipxe/image.h>
 #include <ipxe/version.h>
@@ -253,8 +254,8 @@ static __asmcall __used void int21 ( struct i386_all_regs *ix86 ) {
                break;
 
        case 0x04: /* Write Character to Serial Port */
-               if ( serial_console.base ) {
-                       uart_transmit ( &serial_console, ix86->regs.dl );
+               if ( serial_console ) {
+                       uart_transmit ( serial_console, ix86->regs.dl );
                        ix86->flags &= ~CF;
                }
                break;
@@ -445,9 +446,13 @@ static __asmcall __used void int22 ( struct i386_all_regs *ix86 ) {
                break;
 
        case 0x000B: /* Get Serial Console Configuration */
-               if ( serial_console.base ) {
-                       ix86->regs.dx = ( ( intptr_t ) serial_console.base );
-                       ix86->regs.cx = serial_console.divisor;
+               if ( serial_console ) {
+                       struct ns16550_uart *comport =
+                               container_of ( serial_console,
+                                              struct ns16550_uart, uart );
+
+                       ix86->regs.dx = ( ( intptr_t ) comport->base );
+                       ix86->regs.cx = comport->divisor;
                        ix86->regs.bx = 0;
                        ix86->flags &= ~CF;
                }
@@ -685,4 +690,4 @@ void unhook_comboot_interrupts ( ) {
 }
 
 /* Avoid dragging in serial console support unconditionally */
-struct uart serial_console __attribute__ (( weak ));
+struct uart *serial_console __attribute__ (( weak ));
index 1edc2810962c9e11bf7fdb05dcb84c09e7ccc6cd..0f74e5fe0bbd3c40e132c1d283fc727526915779 100644 (file)
@@ -25,20 +25,12 @@ FILE_LICENCE ( GPL2_OR_LATER_OR_UBDL );
 
 #include <stddef.h>
 #include <stdio.h>
-#include <stdlib.h>
 #include <assert.h>
 #include <ipxe/uart.h>
 #include <ipxe/gdbstub.h>
 #include <ipxe/gdbserial.h>
 #include <config/serial.h>
 
-/* UART port number */
-#ifdef COMCONSOLE
-#define GDBSERIAL_PORT COMCONSOLE
-#else
-#define GDBSERIAL_PORT 0
-#endif
-
 /* UART baud rate */
 #ifdef COMPRESERVE
 #define GDBSERIAL_BAUD 0
@@ -47,37 +39,30 @@ FILE_LICENCE ( GPL2_OR_LATER_OR_UBDL );
 #endif
 
 /** GDB serial UART */
-static struct uart gdbserial_uart;
+static struct uart *gdbserial_uart;
 
 struct gdb_transport serial_gdb_transport __gdb_transport;
 
 static size_t gdbserial_recv ( char *buf, size_t len ) {
 
        assert ( len > 0 );
-       while ( ! uart_data_ready ( &gdbserial_uart ) ) {}
-       buf[0] = uart_receive ( &gdbserial_uart );
+       while ( ! uart_data_ready ( gdbserial_uart ) ) {}
+       buf[0] = uart_receive ( gdbserial_uart );
        return 1;
 }
 
 static void gdbserial_send ( const char *buf, size_t len ) {
 
        while ( len-- > 0 ) {
-               uart_transmit ( &gdbserial_uart, *buf++ );
+               uart_transmit ( gdbserial_uart, *buf++ );
        }
 }
 
 static int gdbserial_init ( int argc, char **argv ) {
-       unsigned int port;
-       char *endp;
-
-       if ( argc == 0 ) {
-               port = GDBSERIAL_PORT;
-       } else if ( argc == 1 ) {
-               port = strtoul ( argv[0], &endp, 10 );
-               if ( *endp ) {
-                       printf ( "serial: invalid port\n" );
-                       return 1;
-               }
+       const char *port;
+
+       if ( argc == 1 ) {
+               port = argv[0];
        } else {
                printf ( "serial: syntax <port>\n" );
                return 1;
@@ -98,14 +83,19 @@ struct gdb_transport serial_gdb_transport __gdb_transport = {
        .send = gdbserial_send,
 };
 
-struct gdb_transport * gdbserial_configure ( unsigned int port,
+struct gdb_transport * gdbserial_configure ( const char *name,
                                             unsigned int baud ) {
        int rc;
 
-       if ( ( rc = uart_select ( &gdbserial_uart, port ) ) != 0 )
+       uart_put ( gdbserial_uart );
+       gdbserial_uart = NULL;
+
+       gdbserial_uart = uart_find ( name );
+       if ( ! gdbserial_uart )
                return NULL;
+       uart_get ( gdbserial_uart );
 
-       if ( ( rc = uart_init ( &gdbserial_uart, baud ) ) != 0 )
+       if ( ( rc = uart_init ( gdbserial_uart, baud ) ) != 0 )
                return NULL;
 
        return &serial_gdb_transport;
index 2866681a8d0df1ecd1df5c3f4635754601939bc3..e718f0d42fe348213103db4d0a9f22fd98e9f5df 100644 (file)
@@ -35,6 +35,7 @@ FILE_LICENCE ( GPL2_OR_LATER_OR_UBDL );
 #include <ipxe/uart.h>
 #include <ipxe/console.h>
 #include <ipxe/serial.h>
+#include <ipxe/ns16550.h>
 #include <config/console.h>
 #include <config/serial.h>
 
@@ -44,22 +45,21 @@ FILE_LICENCE ( GPL2_OR_LATER_OR_UBDL );
 #define CONSOLE_SERIAL ( CONSOLE_USAGE_ALL & ~CONSOLE_USAGE_LOG )
 #endif
 
-/* UART port number */
-#ifdef COMCONSOLE
-#define CONSOLE_PORT COMCONSOLE
-#else
-#define CONSOLE_PORT 0
+/* Serial console UART */
+#ifndef COMCONSOLE
+#define COMCONSOLE NULL
 #endif
 
-/* UART baud rate */
-#ifdef COMPRESERVE
-#define CONSOLE_BAUD 0
-#else
-#define CONSOLE_BAUD COMSPEED
+/* Serial console baud rate */
+#ifndef COMSPEED
+#define COMSPEED 0
 #endif
 
-/** Serial console UART */
-struct uart serial_console;
+/** Default serial console UART */
+static struct uart * const default_serial_console = COMCONSOLE;
+
+/** Active serial console UART */
+struct uart *serial_console;
 
 /**
  * Print a character to serial console
@@ -69,11 +69,11 @@ struct uart serial_console;
 static void serial_putchar ( int character ) {
 
        /* Do nothing if we have no UART */
-       if ( ! serial_console.base )
+       if ( ! serial_console )
                return;
 
        /* Transmit character */
-       uart_transmit ( &serial_console, character );
+       uart_transmit ( serial_console, character );
 }
 
 /**
@@ -85,14 +85,14 @@ static int serial_getchar ( void ) {
        uint8_t data;
 
        /* Do nothing if we have no UART */
-       if ( ! serial_console.base )
+       if ( ! serial_console )
                return 0;
 
        /* Wait for data to be ready */
-       while ( ! uart_data_ready ( &serial_console ) ) {}
+       while ( ! uart_data_ready ( serial_console ) ) {}
 
        /* Receive data */
-       data = uart_receive ( &serial_console );
+       data = uart_receive ( serial_console );
 
        /* Strip any high bit and convert DEL to backspace */
        data &= 0x7f;
@@ -111,11 +111,11 @@ static int serial_getchar ( void ) {
 static int serial_iskey ( void ) {
 
        /* Do nothing if we have no UART */
-       if ( ! serial_console.base )
+       if ( ! serial_console )
                return 0;
 
        /* Check UART */
-       return uart_data_ready ( &serial_console );
+       return uart_data_ready ( serial_console );
 }
 
 /** Serial console */
@@ -128,25 +128,23 @@ struct console_driver serial_console_driver __console_driver = {
 
 /** Initialise serial console */
 static void serial_init ( void ) {
+       struct uart *uart = default_serial_console;
        int rc;
 
        /* Do nothing if we have no default port */
-       if ( ! CONSOLE_PORT )
+       if ( ! uart )
                return;
 
-       /* Select UART */
-       if ( ( rc = uart_select ( &serial_console, CONSOLE_PORT ) ) != 0 ) {
-               DBG ( "Could not select UART %d: %s\n",
-                     CONSOLE_PORT, strerror ( rc ) );
-               return;
-       }
-
        /* Initialise UART */
-       if ( ( rc = uart_init ( &serial_console, CONSOLE_BAUD ) ) != 0 ) {
-               DBG ( "Could not initialise UART %d baud %d: %s\n",
-                     CONSOLE_PORT, CONSOLE_BAUD, strerror ( rc ) );
+       if ( ( rc = uart_init ( uart, COMSPEED ) ) != 0 ) {
+               DBGC ( uart, "SERIAL could not initialise %s baud %d: %s\n",
+                      uart->name, COMSPEED, strerror ( rc ) );
                return;
        }
+
+       /* Record UART as serial console */
+       serial_console = uart;
+       DBGC ( uart, "SERIAL using %s\n", uart->name );
 }
 
 /**
@@ -157,11 +155,11 @@ static void serial_init ( void ) {
 static void serial_shutdown ( int flags __unused ) {
 
        /* Do nothing if we have no UART */
-       if ( ! serial_console.base )
+       if ( ! serial_console )
                return;
 
        /* Flush any pending output */
-       uart_flush ( &serial_console );
+       uart_flush ( serial_console );
 
        /* Leave console enabled; it's still usable */
 }
index 4dc307fce9db32a66d8537f50360a50ef722ce25..a645bd3986a7bb4bca35b8b8e599aa7d2681fb86 100644 (file)
@@ -1,5 +1,5 @@
 /*
- * Copyright (C) 2014 Michael Brown <mbrown@fensystems.co.uk>.
+ * Copyright (C) 2025 Michael Brown <mbrown@fensystems.co.uk>.
  *
  * This program is free software; you can redistribute it and/or
  * modify it under the terms of the GNU General Public License as
@@ -25,125 +25,139 @@ FILE_LICENCE ( GPL2_OR_LATER_OR_UBDL );
 
 /** @file
  *
- * 16550-compatible UART
+ * Generic UARTs
  *
  */
 
-#include <unistd.h>
+#include <stdlib.h>
+#include <strings.h>
 #include <errno.h>
 #include <ipxe/uart.h>
 
-/** Timeout for transmit holding register to become empty */
-#define UART_THRE_TIMEOUT_MS 100
+/** List of registered UARTs */
+LIST_HEAD ( uarts );
 
-/** Timeout for transmitter to become empty */
-#define UART_TEMT_TIMEOUT_MS 1000
+static void null_uart_transmit ( struct uart *uart __unused,
+                                uint8_t byte __unused ) {
+}
+
+static int null_uart_data_ready ( struct uart *uart __unused ) {
+       return 0;
+}
+
+static uint8_t null_uart_receive ( struct uart *uart __unused ) {
+       return 0;
+}
+
+static int null_uart_init ( struct uart *uart __unused,
+                           unsigned int baud __unused ) {
+       return 0;
+}
+
+static void null_uart_flush ( struct uart *uart __unused ) {
+}
+
+/** Null UART operations */
+struct uart_operations null_uart_operations = {
+       .transmit = null_uart_transmit,
+       .data_ready = null_uart_data_ready,
+       .receive = null_uart_receive,
+       .init = null_uart_init,
+       .flush = null_uart_flush,
+};
 
 /**
- * Transmit data
+ * Allocate UART
  *
- * @v uart             UART
- * @v data             Data
+ * @v priv_len         Length of private data
+ * @ret uart           UART, or NULL on error
  */
-void uart_transmit ( struct uart *uart, uint8_t data ) {
-       unsigned int i;
-       uint8_t lsr;
-
-       /* Wait for transmitter holding register to become empty */
-       for ( i = 0 ; i < UART_THRE_TIMEOUT_MS ; i++ ) {
-               lsr = uart_read ( uart, UART_LSR );
-               if ( lsr & UART_LSR_THRE )
-                       break;
-               mdelay ( 1 );
-       }
+struct uart * alloc_uart ( size_t priv_len ) {
+       struct uart *uart;
+
+       /* Allocate and initialise UART */
+       uart = zalloc ( sizeof ( *uart ) + priv_len );
+       if ( ! uart )
+               return NULL;
+       uart->priv = ( ( ( void * ) uart ) + sizeof ( *uart ) );
 
-       /* Transmit data (even if we timed out) */
-       uart_write ( uart, UART_THR, data );
+       return uart;
 }
 
 /**
- * Flush data
+ * Register fixed UARTs (when not provided by platform)
  *
- * @v uart             UART
+ * @ret rc             Return status code
  */
-void uart_flush ( struct uart *uart ) {
-       unsigned int i;
-       uint8_t lsr;
-
-       /* Wait for transmitter and receiver to become empty */
-       for ( i = 0 ; i < UART_TEMT_TIMEOUT_MS ; i++ ) {
-               uart_read ( uart, UART_RBR );
-               lsr = uart_read ( uart, UART_LSR );
-               if ( ( lsr & UART_LSR_TEMT ) && ! ( lsr & UART_LSR_DR ) )
-                       break;
-       }
+__weak int uart_register_fixed ( void ) {
+
+       return 0;
 }
 
 /**
- * Check for existence of UART
+ * Register UART
  *
  * @v uart             UART
  * @ret rc             Return status code
  */
-int uart_exists ( struct uart *uart ) {
-
-       /* Fail if no UART port is defined */
-       if ( ! uart->base )
-               return -ENODEV;
+int uart_register ( struct uart *uart ) {
 
-       /* Fail if UART scratch register seems not to be present */
-       uart_write ( uart, UART_SCR, 0x18 );
-       if ( uart_read ( uart, UART_SCR ) != 0x18 )
-               return -ENODEV;
-       uart_write ( uart, UART_SCR, 0xae );
-       if ( uart_read ( uart, UART_SCR ) != 0xae )
-               return -ENODEV;
+       /* Add to list of registered UARTs */
+       uart_get ( uart );
+       list_add_tail ( &uart->list, &uarts );
+       DBGC ( uart, "UART %s registered\n", uart->name );
 
        return 0;
 }
 
 /**
- * Initialise UART
+ * Unregister UART
  *
  * @v uart             UART
- * @v baud             Baud rate, or zero to leave unchanged
- * @ret rc             Return status code
  */
-int uart_init ( struct uart *uart, unsigned int baud ) {
-       uint8_t dlm;
-       uint8_t dll;
+void uart_unregister ( struct uart *uart ) {
+
+       /* Remove from list of registered UARTs */
+       list_del ( &uart->list );
+       uart_put ( uart );
+}
+
+/**
+ * Find named UART
+ *
+ * @v name             UART name
+ * @ret uart           UART, or NULL if not found
+ */
+struct uart * uart_find ( const char *name ) {
+       struct uart *uart;
+       unsigned int index;
+       char *endp;
        int rc;
 
-       /* Check for existence of UART */
-       if ( ( rc = uart_exists ( uart ) ) != 0 )
-               return rc;
-
-       /* Configure divisor and line control register, if applicable */
-       uart_write ( uart, UART_LCR, ( UART_LCR_8N1 | UART_LCR_DLAB ) );
-       if ( baud ) {
-               uart->divisor = ( UART_MAX_BAUD / baud );
-               dlm = ( ( uart->divisor >> 8 ) & 0xff );
-               dll = ( ( uart->divisor >> 0 ) & 0xff );
-               uart_write ( uart, UART_DLM, dlm );
-               uart_write ( uart, UART_DLL, dll );
-       } else {
-               dlm = uart_read ( uart, UART_DLM );
-               dll = uart_read ( uart, UART_DLL );
-               uart->divisor = ( ( dlm << 8 ) | dll );
+       /* Register fixed platform UARTs if not already registered */
+       if ( list_empty ( &uarts ) ) {
+               if ( ( rc = uart_register_fixed() ) != 0 ) {
+                       DBGC ( &uarts, "UART could not register fixed UARTs: "
+                              "%s\n", strerror ( rc ) );
+                       /* Continue anyway */
+               }
        }
-       uart_write ( uart, UART_LCR, UART_LCR_8N1 );
 
-       /* Disable interrupts */
-       uart_write ( uart, UART_IER, 0 );
+       /* Try parsing name as a numeric index */
+       index = strtoul ( name, &endp, 10 );
 
-       /* Enable FIFOs */
-       uart_write ( uart, UART_FCR, UART_FCR_FE );
+       /* Find matching UART, if any */
+       list_for_each_entry ( uart, &uarts, list ) {
 
-       /* Assert DTR and RTS */
-       uart_write ( uart, UART_MCR, ( UART_MCR_DTR | UART_MCR_RTS ) );
+               /* Check for a matching name */
+               if ( strcasecmp ( name, uart->name ) == 0 )
+                       return uart;
 
-       /* Flush any stale data */
-       uart_flush ( uart );
+               /* Check for a matching numeric index */
+               if ( ( *endp == '\0' ) && ( index-- == 0 ) )
+                       return uart;
+       }
 
-       return 0;
+       DBGC ( &uarts, "UART %s not found\n", name );
+       return NULL;
 }
diff --git a/src/drivers/uart/ns16550.c b/src/drivers/uart/ns16550.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..58a7126
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,179 @@
+/*
+ * Copyright (C) 2025 Michael Brown <mbrown@fensystems.co.uk>.
+ *
+ * This program is free software; you can redistribute it and/or
+ * modify it under the terms of the GNU General Public License as
+ * published by the Free Software Foundation; either version 2 of the
+ * License, or any later version.
+ *
+ * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
+ * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+ * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
+ * General Public License for more details.
+ *
+ * You should have received a copy of the GNU General Public License
+ * along with this program; if not, write to the Free Software
+ * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA
+ * 02110-1301, USA.
+ *
+ * You can also choose to distribute this program under the terms of
+ * the Unmodified Binary Distribution Licence (as given in the file
+ * COPYING.UBDL), provided that you have satisfied its requirements.
+ */
+
+FILE_LICENCE ( GPL2_OR_LATER_OR_UBDL );
+
+/** @file
+ *
+ * 16550-compatible UART
+ *
+ */
+
+#include <unistd.h>
+#include <errno.h>
+#include <ipxe/uart.h>
+#include <ipxe/ns16550.h>
+
+/** Timeout for transmit holding register to become empty */
+#define NS16550_THRE_TIMEOUT_MS 100
+
+/** Timeout for transmitter to become empty */
+#define NS16550_TEMT_TIMEOUT_MS 1000
+
+/**
+ * Transmit data
+ *
+ * @v uart             UART
+ * @v data             Data
+ */
+static void ns16550_transmit ( struct uart *uart, uint8_t data ) {
+       struct ns16550_uart *ns16550 =
+               container_of ( uart, struct ns16550_uart, uart );
+       unsigned int i;
+       uint8_t lsr;
+
+       /* Wait for transmitter holding register to become empty */
+       for ( i = 0 ; i < NS16550_THRE_TIMEOUT_MS ; i++ ) {
+               lsr = ns16550_read ( ns16550, NS16550_LSR );
+               if ( lsr & NS16550_LSR_THRE )
+                       break;
+               mdelay ( 1 );
+       }
+
+       /* Transmit data (even if we timed out) */
+       ns16550_write ( ns16550, NS16550_THR, data );
+}
+
+/**
+ * Check if data is ready
+ *
+ * @v uart             UART
+ * @ret ready          Data is ready
+ */
+static int ns16550_data_ready ( struct uart *uart ) {
+       struct ns16550_uart *ns16550 =
+               container_of ( uart, struct ns16550_uart, uart );
+       uint8_t lsr;
+
+       /* Check for receive data ready */
+       lsr = ns16550_read ( ns16550, NS16550_LSR );
+       return ( lsr & NS16550_LSR_DR );
+}
+
+/**
+ * Receive data
+ *
+ * @v uart             UART
+ * @ret data           Data
+ */
+static uint8_t ns16550_receive ( struct uart *uart ) {
+       struct ns16550_uart *ns16550 =
+               container_of ( uart, struct ns16550_uart, uart );
+       uint8_t rbr;
+
+       /* Receive byte */
+       rbr = ns16550_read ( ns16550, NS16550_RBR );
+       return rbr;
+}
+
+/**
+ * Flush transmitted data
+ *
+ * @v uart             UART
+ */
+static void ns16550_flush ( struct uart *uart ) {
+       struct ns16550_uart *ns16550 =
+               container_of ( uart, struct ns16550_uart, uart );
+       unsigned int i;
+       uint8_t lsr;
+
+       /* Wait for transmitter to become empty */
+       for ( i = 0 ; i < NS16550_TEMT_TIMEOUT_MS ; i++ ) {
+               lsr = ns16550_read ( ns16550, NS16550_LSR );
+               if ( lsr & NS16550_LSR_TEMT )
+                       break;
+       }
+}
+
+/**
+ * Initialise UART
+ *
+ * @v uart             UART
+ * @v baud             Baud rate, or zero to leave unchanged
+ * @ret rc             Return status code
+ */
+static int ns16550_init ( struct uart *uart, unsigned int baud ) {
+       struct ns16550_uart *ns16550 =
+               container_of ( uart, struct ns16550_uart, uart );
+       uint8_t dlm;
+       uint8_t dll;
+
+       /* Fail if UART scratch register seems not to be present */
+       ns16550_write ( ns16550, NS16550_SCR, 0x18 );
+       if ( ns16550_read ( ns16550, NS16550_SCR ) != 0x18 )
+               return -ENODEV;
+       ns16550_write ( ns16550, NS16550_SCR, 0xae );
+       if ( ns16550_read ( ns16550, NS16550_SCR ) != 0xae )
+               return -ENODEV;
+
+       /* Configure divisor and line control register, if applicable */
+       ns16550_write ( ns16550, NS16550_LCR,
+                       ( NS16550_LCR_8N1 | NS16550_LCR_DLAB ) );
+       if ( baud ) {
+               ns16550->divisor = ( NS16550_MAX_BAUD / baud );
+               dlm = ( ( ns16550->divisor >> 8 ) & 0xff );
+               dll = ( ( ns16550->divisor >> 0 ) & 0xff );
+               ns16550_write ( ns16550, NS16550_DLM, dlm );
+               ns16550_write ( ns16550, NS16550_DLL, dll );
+       } else {
+               dlm = ns16550_read ( ns16550, NS16550_DLM );
+               dll = ns16550_read ( ns16550, NS16550_DLL );
+               ns16550->divisor = ( ( dlm << 8 ) | dll );
+       }
+       ns16550_write ( ns16550, NS16550_LCR, NS16550_LCR_8N1 );
+
+       /* Disable interrupts */
+       ns16550_write ( ns16550, NS16550_IER, 0 );
+
+       /* Enable FIFOs */
+       ns16550_write ( ns16550, NS16550_FCR, NS16550_FCR_FE );
+
+       /* Assert DTR and RTS */
+       ns16550_write ( ns16550, NS16550_MCR,
+                       ( NS16550_MCR_DTR | NS16550_MCR_RTS ) );
+
+       /* Flush any stale received data */
+       while ( ns16550_data_ready ( uart ) )
+               ns16550_receive ( uart );
+
+       return 0;
+}
+
+/** 16550 UART operations */
+struct uart_operations ns16550_operations = {
+       .transmit = ns16550_transmit,
+       .data_ready = ns16550_data_ready,
+       .receive = ns16550_receive,
+       .init = ns16550_init,
+       .flush = ns16550_flush,
+};
similarity index 56%
rename from src/include/bits/uart.h
rename to src/include/bits/ns16550.h
index e132d5c3d356a6ae7792107a4001ecb35dcc37d0..4b3e30c76b7e143cda505954f2ac603afa4ca2e9 100644 (file)
@@ -1,9 +1,9 @@
-#ifndef _BITS_UART_H
-#define _BITS_UART_H
+#ifndef _BITS_NS16550_H
+#define _BITS_NS16550_H
 
 /** @file
  *
- * Dummy architecture-specific UART
+ * Dummy architecture-specific 16550-compatible UART
  *
  * This file is included only if the architecture does not provide its
  * own version of this file.
@@ -12,4 +12,4 @@
 
 FILE_LICENCE ( GPL2_OR_LATER_OR_UBDL );
 
-#endif /* _BITS_UART_H */
+#endif /* _BITS_NS16550_H */
index d00191fbee7acdee5367f9eec865d38d37f57f1d..1a39af43f8c09df1520f56d7d05f6d10dbd1b3c4 100644 (file)
@@ -109,6 +109,7 @@ FILE_LICENCE ( GPL2_OR_LATER_OR_UBDL );
 #define ERRFILE_spi_bit                     ( ERRFILE_DRIVER | 0x00130000 )
 #define ERRFILE_nvsvpd              ( ERRFILE_DRIVER | 0x00140000 )
 #define ERRFILE_uart                ( ERRFILE_DRIVER | 0x00150000 )
+#define ERRFILE_ns16550                     ( ERRFILE_DRIVER | 0x00160000 )
 
 #define ERRFILE_3c509               ( ERRFILE_DRIVER | 0x00200000 )
 #define ERRFILE_bnx2                ( ERRFILE_DRIVER | 0x00210000 )
index 166eb4f0da1018ad72a1fe035487151201565497..62cc160149d2fbfbc95f714ea74a7d45fe1b8d15 100644 (file)
@@ -11,7 +11,7 @@ FILE_LICENCE ( GPL2_OR_LATER_OR_UBDL );
 
 struct gdb_transport;
 
-extern struct gdb_transport * gdbserial_configure ( unsigned int port,
+extern struct gdb_transport * gdbserial_configure ( const char *port,
                                                    unsigned int baud );
 
 #endif /* _IPXE_GDBSERIAL_H */
diff --git a/src/include/ipxe/ns16550.h b/src/include/ipxe/ns16550.h
new file mode 100644 (file)
index 0000000..f7bb55a
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,112 @@
+#ifndef _IPXE_NS16550_H
+#define _IPXE_NS16550_H
+
+/** @file
+ *
+ * 16550-compatible UART
+ *
+ */
+
+FILE_LICENCE ( GPL2_OR_LATER_OR_UBDL );
+
+#include <ipxe/uart.h>
+
+/** Transmitter holding register */
+#define NS16550_THR 0x00
+
+/** Receiver buffer register */
+#define NS16550_RBR 0x00
+
+/** Interrupt enable register */
+#define NS16550_IER 0x01
+
+/** FIFO control register */
+#define NS16550_FCR 0x02
+#define NS16550_FCR_FE 0x01    /**< FIFO enable */
+
+/** Line control register */
+#define NS16550_LCR 0x03
+#define NS16550_LCR_WLS0       0x01    /**< Word length select bit 0 */
+#define NS16550_LCR_WLS1       0x02    /**< Word length select bit 1 */
+#define NS16550_LCR_STB                0x04    /**< Number of stop bits */
+#define NS16550_LCR_PEN                0x08    /**< Parity enable */
+#define NS16550_LCR_EPS                0x10    /**< Even parity select */
+#define NS16550_LCR_DLAB       0x80    /**< Divisor latch access bit */
+
+#define NS16550_LCR_WORD_LEN(x)        ( ( (x) - 5 ) << 0 )    /**< Word length */
+#define NS16550_LCR_STOP_BITS(x) ( ( (x) - 1 ) << 2 )  /**< Stop bits */
+#define NS16550_LCR_PARITY(x)  ( ( (x) - 0 ) << 3 )    /**< Parity */
+
+/**
+ * Calculate line control register value
+ *
+ * @v word_len         Word length (5-8)
+ * @v parity           Parity (0=none, 1=odd, 3=even)
+ * @v stop_bits                Stop bits (1-2)
+ * @ret lcr            Line control register value
+ */
+#define NS16550_LCR_WPS( word_len, parity, stop_bits ) \
+       ( NS16550_LCR_WORD_LEN ( (word_len) ) |         \
+         NS16550_LCR_PARITY ( (parity) ) |             \
+         NS16550_LCR_STOP_BITS ( (stop_bits) ) )
+
+/** Default LCR value: 8 data bits, no parity, one stop bit */
+#define NS16550_LCR_8N1 NS16550_LCR_WPS ( 8, 0, 1 )
+
+/** Modem control register */
+#define NS16550_MCR 0x04
+#define NS16550_MCR_DTR                0x01    /**< Data terminal ready */
+#define NS16550_MCR_RTS                0x02    /**< Request to send */
+
+/** Line status register */
+#define NS16550_LSR 0x05
+#define NS16550_LSR_DR                 0x01    /**< Data ready */
+#define NS16550_LSR_THRE       0x20    /**< Transmitter holding reg. empty */
+#define NS16550_LSR_TEMT       0x40    /**< Transmitter empty */
+
+/** Scratch register */
+#define NS16550_SCR 0x07
+
+/** Divisor latch (least significant byte) */
+#define NS16550_DLL 0x00
+
+/** Divisor latch (most significant byte) */
+#define NS16550_DLM 0x01
+
+/** Maximum baud rate */
+#define NS16550_MAX_BAUD 115200
+
+/** A 16550-compatible UART */
+struct ns16550_uart {
+       /** Generic UART */
+       struct uart uart;
+       /** Register base address */
+       void *base;
+       /** Baud rate divisor */
+       uint16_t divisor;
+};
+
+#include <bits/ns16550.h>
+
+/** Dummy COM1 UART for non-x86 platforms
+ *
+ * The architecture-independent config/serial.h header has long
+ * included the line
+ *
+ *   #define COMCONSOLE COM1
+ *
+ * which is meaningless on non-x86 platforms where there is no COM1
+ * port.  Allow COM1 to be treated as equivalent to "no UART" on
+ * non-x86 platforms, to avoid breaking existing build configurations.
+ */
+#ifndef COM1
+#define COM1 NULL
+#endif
+
+void ns16550_write ( struct ns16550_uart *ns16550, unsigned int address,
+                    uint8_t data );
+uint8_t ns16550_read ( struct ns16550_uart *ns16550, unsigned int address );
+
+extern struct uart_operations ns16550_operations;
+
+#endif /* _IPXE_NS16550_H */
index 83be59c316c7bbbae52e778f2508b75d4ef6b79d..86a618670f0dce234e772577c7c8e15046eef24f 100644 (file)
@@ -11,6 +11,6 @@ FILE_LICENCE ( GPL2_OR_LATER_OR_UBDL );
 
 #include <ipxe/uart.h>
 
-extern struct uart serial_console;
+extern struct uart *serial_console;
 
 #endif /* _IPXE_SERIAL_H */
index 86583ee2fe16e3af28cdfc80ca2cd7a9ab1a170d..15adfa93270cf4ff7208402a1347f6c4939f4cc7 100644 (file)
 
 /** @file
  *
- * 16550-compatible UART
+ * Generic UART
  *
  */
 
 FILE_LICENCE ( GPL2_OR_LATER_OR_UBDL );
 
 #include <stdint.h>
+#include <ipxe/refcnt.h>
+#include <ipxe/list.h>
 
-/** Transmitter holding register */
-#define UART_THR 0x00
-
-/** Receiver buffer register */
-#define UART_RBR 0x00
-
-/** Interrupt enable register */
-#define UART_IER 0x01
+/** A generic UART */
+struct uart {
+       /** Reference count */
+       struct refcnt refcnt;
+       /** Name */
+       const char *name;
+       /** List of registered UARTs */
+       struct list_head list;
+
+       /** UART operations */
+       struct uart_operations *op;
+       /** Driver-private data */
+       void *priv;
+};
 
-/** FIFO control register */
-#define UART_FCR 0x02
-#define UART_FCR_FE    0x01    /**< FIFO enable */
+/** UART operations */
+struct uart_operations {
+       /**
+        * Transmit byte
+        *
+        * @v uart              UART
+        * @v byte              Byte to transmit
+        * @ret rc              Return status code
+        */
+       void ( * transmit ) ( struct uart *uart, uint8_t byte );
+       /**
+        * Check if data is ready
+        *
+        * @v uart              UART
+        * @ret ready           Data is ready
+        */
+       int ( * data_ready ) ( struct uart *uart );
+       /**
+        * Receive byte
+        *
+        * @v uart              UART
+        * @ret byte            Received byte
+        */
+       uint8_t ( * receive ) ( struct uart *uart );
+       /**
+        * Initialise UART
+        *
+        * @v uart              UART
+        * @v baud              Baud rate, or zero to leave unchanged
+        * @ret rc              Return status code
+        */
+       int ( * init ) ( struct uart *uart, unsigned int baud );
+       /**
+        * Flush transmitted data
+        *
+        * @v uart              UART
+        */
+       void ( * flush ) ( struct uart *uart );
+};
 
-/** Line control register */
-#define UART_LCR 0x03
-#define UART_LCR_WLS0  0x01    /**< Word length select bit 0 */
-#define UART_LCR_WLS1  0x02    /**< Word length select bit 1 */
-#define UART_LCR_STB   0x04    /**< Number of stop bits */
-#define UART_LCR_PEN   0x08    /**< Parity enable */
-#define UART_LCR_EPS   0x10    /**< Even parity select */
-#define UART_LCR_DLAB  0x80    /**< Divisor latch access bit */
+/**
+ * Transmit byte
+ *
+ * @v uart             UART
+ * @v byte             Byte to transmit
+ * @ret rc             Return status code
+ */
+static inline __attribute__ (( always_inline )) void
+uart_transmit ( struct uart *uart, uint8_t byte ) {
 
-#define UART_LCR_WORD_LEN(x)   ( ( (x) - 5 ) << 0 )    /**< Word length */
-#define UART_LCR_STOP_BITS(x)  ( ( (x) - 1 ) << 2 )    /**< Stop bits */
-#define UART_LCR_PARITY(x)     ( ( (x) - 0 ) << 3 )    /**< Parity */
+       uart->op->transmit ( uart, byte );
+}
 
 /**
- * Calculate line control register value
+ * Check if data is ready
  *
- * @v word_len         Word length (5-8)
- * @v parity           Parity (0=none, 1=odd, 3=even)
- * @v stop_bits                Stop bits (1-2)
- * @ret lcr            Line control register value
+ * @v uart             UART
+ * @ret ready          Data is ready
  */
-#define UART_LCR_WPS( word_len, parity, stop_bits )    \
-       ( UART_LCR_WORD_LEN ( (word_len) ) |            \
-         UART_LCR_PARITY ( (parity) ) |                \
-         UART_LCR_STOP_BITS ( (stop_bits) ) )
-
-/** Default LCR value: 8 data bits, no parity, one stop bit */
-#define UART_LCR_8N1 UART_LCR_WPS ( 8, 0, 1 )
+static inline __attribute__ (( always_inline )) int
+uart_data_ready ( struct uart *uart ) {
 
-/** Modem control register */
-#define UART_MCR 0x04
-#define UART_MCR_DTR   0x01    /**< Data terminal ready */
-#define UART_MCR_RTS   0x02    /**< Request to send */
+       return uart->op->data_ready ( uart );
+}
 
-/** Line status register */
-#define UART_LSR 0x05
-#define UART_LSR_DR    0x01    /**< Data ready */
-#define UART_LSR_THRE  0x20    /**< Transmitter holding register empty */
-#define UART_LSR_TEMT  0x40    /**< Transmitter empty */
+/**
+ * Receive byte
+ *
+ * @v uart             UART
+ * @ret byte           Received byte
+ */
+static inline __attribute__ (( always_inline )) uint8_t
+uart_receive ( struct uart *uart ) {
 
-/** Scratch register */
-#define UART_SCR 0x07
+       return uart->op->receive ( uart );
+}
 
-/** Divisor latch (least significant byte) */
-#define UART_DLL 0x00
+/**
+ * Initialise UART
+ *
+ * @v uart             UART
+ * @v baud             Baud rate, or zero to leave unchanged
+ * @ret rc             Return status code
+ */
+static inline __attribute__ (( always_inline )) int
+uart_init ( struct uart *uart, unsigned int baud ) {
 
-/** Divisor latch (most significant byte) */
-#define UART_DLM 0x01
+       return uart->op->init ( uart, baud );
+}
 
-/** Maximum baud rate */
-#define UART_MAX_BAUD 115200
+/**
+ * Flush transmitted data
+ *
+ * @v uart             UART
+ */
+static inline __attribute__ (( always_inline )) void
+uart_flush ( struct uart *uart ) {
 
-/** A 16550-compatible UART */
-struct uart {
-       /** I/O port base address */
-       void *base;
-       /** Baud rate divisor */
-       uint16_t divisor;
-};
+       uart->op->flush ( uart );
+}
 
-/** Symbolic names for port indexes */
-enum uart_port {
-       COM1 = 1,
-       COM2 = 2,
-       COM3 = 3,
-       COM4 = 4,
-};
+extern struct list_head uarts;
+extern struct uart_operations null_uart_operations;
 
-#include <bits/uart.h>
+/**
+ * Get reference to UART
+ *
+ * @v uart             UART
+ * @ret uart           UART
+ */
+static inline __attribute__ (( always_inline )) struct uart *
+uart_get ( struct uart *uart ) {
 
-void uart_write ( struct uart *uart, unsigned int addr, uint8_t data );
-uint8_t uart_read ( struct uart *uart, unsigned int addr );
-int uart_select ( struct uart *uart, unsigned int port );
+       ref_get ( &uart->refcnt );
+       return uart;
+}
 
 /**
- * Check if received data is ready
+ * Drop reference to UART
  *
  * @v uart             UART
- * @ret ready          Data is ready
  */
-static inline int uart_data_ready ( struct uart *uart ) {
-       uint8_t lsr;
+static inline __attribute__ (( always_inline )) void
+uart_put ( struct uart *uart ) {
 
-       lsr = uart_read ( uart, UART_LSR );
-       return ( lsr & UART_LSR_DR );
+       ref_put ( &uart->refcnt );
 }
 
 /**
- * Receive data
+ * Nullify UART
  *
  * @v uart             UART
- * @ret data           Data
  */
-static inline uint8_t uart_receive ( struct uart *uart ) {
+static inline __attribute__ (( always_inline )) void
+uart_nullify ( struct uart *uart ) {
 
-       return uart_read ( uart, UART_RBR );
+       uart->op = &null_uart_operations;
 }
 
-extern void uart_transmit ( struct uart *uart, uint8_t data );
-extern void uart_flush ( struct uart *uart );
-extern int uart_exists ( struct uart *uart );
-extern int uart_init ( struct uart *uart, unsigned int baud );
+extern struct uart * alloc_uart ( size_t priv_len );
+extern int uart_register ( struct uart *uart );
+extern int uart_register_fixed ( void );
+extern void uart_unregister ( struct uart *uart );
+extern struct uart * uart_find ( const char *name );
 
 #endif /* _IPXE_UART_H */