Copyright © 1996 Frank Durda IV <uhclem@FreeBSD.org>, All Rights Reserved. 13 January 1996.
訳: 佐伯 隆司 <saeki@jp.FreeBSD.org>, 岩崎 満 <iwasaki@jp.FreeBSD.org>. 11 November 1996.
( ここからは 佐伯 隆司 <saeki@jp.FreeBSD.org> が翻訳を担当)
汎用非同期送受信コントローラ (UART) はコンピュータのシリアル通信 サブシステムの鍵となる部品です. UART は何バイトかのデータを受けとり, これを 1 ビットずつ順番に送信します. 受信側では, もう一つの UART が このビット列を完全なバイト列に組み立て直します.
シリアル転送は, モデムやコンピュータ間の非ネットワーク型の通信, ターミナルその他のデバイスで広く使われています.
シリアル転送には主に同期と非同期という 二つの形式があります: 通信サブシステムの名前は, そのハードウェアでサポートされている 通信モードによって変化します. 通常, 非同期通信をサポートしているものは文字 A を含み, 同期通信をサポートしているものは文字 S を含みます. 以下で両方の形式について詳しく説明します.
UART 汎用非同期送受信装置 (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)
USART 汎用同期-非同期送受信装置 (Universal Synchronous-Asynchronous Receiver/Transmitter)
同期シリアル転送では, 送信側と受信側がクロックを共有している 必要があります. さもなければ, 送信側がストローブまたは その他のタイミング信号を供給して, 受信側にデータの次のビットを いつ"読み込" めばよいのかを知らせる必要があります.
ほとんどの同期シリアル通信では, 常に何らかのデータが転送され続けます. そのため, 転送のタイミングまでに送信データが用意できていなければ, 通常のデータのかわりに「埋め草」 (fill character) が送られます. 同期通信では, 送信側と受信側との間でデータビットのみが転送されるため, 同じビット速度の非同期シリアル通信に比べて効率的です. しかし, 送信側と受信側でクロック信号を共有するために余分な電線と 回路が必要となる場合には, よりコスト高となる可能性があります.
プリンタやハードディスクでも同期転送の 一種が使用されています. このときデータが 1 組みの電線で送られる一方, クロック信号または ストローブ信号が別の電線で送られます. プリンタやハードディスクは通常, シリアルデバイスではありません. ほとんどのハードディスクのインターフェース規格では, データを送るための 線とは別にクロックまたはストローブ信号を 送るための線を持っていて, ストローブ 1 回毎に一つのデータ全体を送ります. PC 産業界では, これらはパラレルデバイスとして知られています.
PC の標準的なシリアル通信ハードウェアは, 同期モードをサポートして いません. ここで同期モードについて述べたのは, 非同期モードとの 比較のために過ぎません.
非同期転送は, 送信側がクロック信号を受信側に送らなくても データを転送することができます. そのかわり, 送信側と受信側は あらかじめタイミングパラメータや同期のために追加される 特別なビットについて 取り決めをおこなっておかなければなりません.
非同期転送をおこなうために UART にデータが与えられると, 「スタートビット」 と呼ばれるビットが転送データの先頭に追加されます. スタートビットはデータの転送開始を受信側に 知らせるために使われ, これにより受信側のクロックを送信側のクロックに 同期させます. この二つのクロックは, 転送データの残りのビットを転送する間に 10% 以上ふらつかないように正確なものでなければなりません. (この条件は機械式テレタイプの時代に定められたものなので, 現代の電子装置であれば容易に満足させることができます).
スタートビットが送られた後, データの各ビットが最下位 (LSB) から 順番に送られます. 転送されるビットの長さはすべて同じになっていて, 受信側はそれぞれのビットの中央部でそれが 1 か 0 かを判断します. 例えば, 仮に 1 ビットを送るのに 2 秒かかるとすると, 受信側は スタートビットの始まりを認識した 1 秒後に信号が 1 か 0 かを調べ, その後 2 秒ごとに次のビットの値を調べるという動作を繰り返します.
送信側は, いつ受信側がビットの値を "見た" のかはわかりません. 送信側はクロックにしたがって 次々にビットを転送するだけです.
設定によっては, 1 ワードのデータ全体が送られたあとに 送信側が内部で生成したパリティビットを 付加する場合があります. パリティビットは受信側で簡単なエラーチェックを するために使われます. その後に, 最低でも 1 ビットのストップビットが送られます.
1 ワードのすべてのビットを受信すると, 受信側がパリティビットの チェックをおこなうように設定することができます. (パリティビットを 使用するかどうか, 送信側と受信側であらかじめ取り決めておかなければ なりません). それから受信側はストップビットをチェックします. もしもストップビットが期待通りの位置に存在しなければ, UART は 転送エラーが発生したと判断して, ホストがデータを読もうとした時に フレーミングエラーが起きたと報告します. 通常, フレーミングエラーは 送信側と受信側のクロックが一致していなかったり, 信号に割り込みが 入った時に起こります.
データが正しく受信されたかどうかにかかわらず, UART はスタート, パリティ, ストップビットを自動的に捨てます. 送信側と受信側で設定が正しく一致していれば, これらのビットが 誤ってホストに転送されることはありません.
1 回の転送が終了する前に次のデータの転送準備ができていれば, 前のデータのストップビットを送った後, 間を空けずに 次のデータのスタートビットを送ることができます.
非同期転送データは"自己同期"なので, 転送するべきデータがない場合は 転送路は空き状態になります.
転送のためにデータをパラレルからシリアルに変換し, 受信時に シリアルからパラレルに戻すという基本的な機能の他に, UART は通常, 転送路の状態を示したり, リモートデバイスで次のデータを受けとる準備が できていない場合にデータの流れを抑制するのに 使われる信号のための 付加回路も持っています. 例えば UART に接続されているデバイスがモデムの場合, モデムは 回線上に搬送波 (carrier) が存在していることを報告するかもしれません. 一方, コンピュータはこれらの付加信号を操作することにより モデムのリセットをおこなったり, かかってきた電話を取らないように モデムに指示するかもしれません. これらの付加信号の機能はそれぞれ EIA RE232-C 規格で定義されています.
ほとんどのコンピュータシステムでは, UART は EIA RS-232C 規格に 準拠した信号を生成するための回路に接続されています. また, RS-232C の仕様を反映した, V.24 という CCITT 規格に 準拠したシステムも存在しています.
RS-232C では, 1 の値をマーク, 0 の値をスペースと 呼びます. 通信路にデータが流れていない時, 回線は"マーキング" であるとか, 1 の値を連続して転送し続けているとか言われます.
スタートビットは常に 0 (スペース) で, ストップビットは常に 1 (マーク) です. このことは, たとえ複数のデータが連続して転送されている場合でも, それぞれのデータの転送開始時には必ず, マーク (1) から スペース (0) への遷移が回線上で起こるということを意味しています.
これによって, 転送されるデータビットの内容にかかわらず, 送信側と受信側の クロックを同期させることができるのです.
ストップビットとスタートビットの間の空き時間は, その通信路で 1 ビットを転送するのに必要な時間の正確な倍数である 必要はありません. (倍数にはゼロを含みます). しかし, ほとんどの UART では 設計の単純化のために, 倍数になるように設計されています.
RS-232C では, 「マーク」信号 (1) は -2V から -12V の間の電圧で, 「スペース」信号 (0) は 0V から +12V の間の電圧で示されます. 送信部は +12V または -12V を送ることになっていて, 受信部では 長いケーブルによるいくらかの電圧ロスを 許容するように定められています. (ポータブルコンピュータなどで使用されている) 低消費電力デバイスの 送信部では しばしば +5V と -5V のみを使用していますが, 短いケーブルを使用するならば, これらの電圧も RS-232C 受信部の 許容範囲に入っています.
RS-232C は ブレーク と呼ばれる信号についても定めています. これは (スタートビットもストップビットも無しで) 連続して スペースの値を送ることで発生されます. データ回路に電流が流れていない場合は, 回線は ブレーク を送り続けているものと解釈されます.
ブレーク 信号は完全な 1 バイトとスタート, ストップ, パリティ ビットを送るために必要な時間よりも 長い間続かなければなりません. ほとんどの UART はフレーミングエラーとブレークを区別することが できますが, もしも これを区別できない UART があった場合, フレーミングエラーの検出をブレークの識別のために 使用することができます.
テレタイプの時代には, 国中でおびただしい数のテレタイプが (ニュースサービスなどで) 電線で直列に接続されていました. 任意のテレタイプユニットは, 電流が流れないように一時的に回路を オープンにすることで ブレーク 信号を発生させることができました. これは, 他のテレタイプが情報を送信している間に, 緊急ニュースを 送る必要のあるテレタイプが 割り込みをかけるために使われました.
現在のシステムでは, ブレーク信号には二つのタイプがあります. もしブレーク信号が 1.6 秒よりも長ければ, それは 「モデムブレーク」であると解釈されます. モデムがこの信号を検出すると, 通信を終了して電話を切ったり, コマンドモードに入るように プログラムされていることがあります. もしブレーク信号が 1.6 秒よりも短ければ, それはデータブレークを 示します. この信号に応答するのはリモートコンピュータの仕事です. この形のブレークは, しばしば注意喚起または割り込みのための信号として 使われ, ASCII の CONTROL-C 文字の代用とされることもあります.
マークとスペースは紙テープシステムでの "穴空き" と "穴無し" に 相当しています.
Note: ブレーク信号は, 紙テープまたはその他のバイト列から生成できない ことに注意してください. なぜならバイト列は常にスタートビットや ストップビットとともに送られるからです. UART には通常, ホストプロセッサからの特別なコマンドにより 連続したスペース信号を生成する能力があります.
RS-232C 規格は二つのタイプの装置を定めています: それはデータターミナル装置 (DTE) とデータキャリア装置 (DCE) です. 通常, DTE デバイスはターミナル (またはコンピュータ) で, DCE は モデムです. 電話回線を介した通信のもう一方の端である受信側のモデムも また DCE デバイスで, そのモデムに接続されているコンピュータは DTE デバイスです. DCE デバイスが信号を受け取るピンは DTE デバイスが 信号を送るピンであり, また逆も同様です.
二つのデバイスがともに DTE であったり, ともに DCE であって, モデムやそれに類似したメディア変換装置を介さずに 接続する必要が ある場合, ヌルモデム (NULL modem) を使わなければなりません. ヌルモデムはケーブルを電気的に再配列し, 一方のデバイスの送信出力が もう一方のデバイスの受信入力に接続され, その逆もまた同様に 接続されるようにしてくれます. 同様の変換はすべての制御信号についておこなわれ, それぞれのデバイスが 他方のデバイスからの DCE (または DTE) 信号を受けとれるようになります.
DTE デバイスと DCE デバイスで生成される信号の数は等しくありません. DTE デバイスが DCE デバイスのために生成する信号の数は, DTE デバイスが DCE デバイスから受けとる信号の数よりも 少なくなっています.
EIA の RS-232C 規格 (およびこれに相当する ITU の V.24 規格) は 25 ピンのコネクタ (通常 DB25 が使われます) を要求し, そのコネクタのほとんどのピンの 使用目的を定義しています.
IBM PC および類似のシステムでは, RS-232C 信号のサブセットが 9 ピンのコネクタ (DB9) で提供されています. 主に同期モードで使用される信号は PC のコネクタには含まれていませんが, もともと この転送モードは IBM が IBM PC で使用することにした UART ではサポートされていません.
メーカーによっては RS-232C 用のコネクタに DB25 か DB9, またはその両タイプのコネクタを使っている場合があります. (IBM PC はパラレルプリンタインターフェースにも DB25 コネクタを 使っているので, このことは しばしば混乱を引き起こします.)
以下は DB25 および DB9 コネクタにおける RS-232C 信号の割り当て表です.
| DB25 RS232-C 端子 | DB9 IBM PC 端子 | EIA 回路符号 | CCITT 回路符号 | 一般名称 | 信号源 | 説明 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | - | AA | 101 | PG/FG | - | 保安用接地 |
| 2 | 3 | BA | 103 | TD | DTE | 送信データ |
| 3 | 2 | BB | 104 | RD | DCE | 受信データ |
| 4 | 7 | CA | 105 | RTS | DTE | 送信要求 |
| 5 | 8 | CB | 106 | CTS | DCE | 送信可 |
| 6 | 6 | CC | 107 | DSR | DCE | データセットレディ |
| 7 | 5 | AV | 102 | SG/GND | - | 信号用接地 |
| 8 | 1 | CF | 109 | DCD/CD | DCE | 受信キャリア検出 |
| 9 | - | - | - | - | - | 予約 (テスト用) |
| 10 | - | - | - | - | - | 予約 (テスト用) |
| 11 | - | - | - | - | - | 未割当て |
| 12 | - | CI | 122 | SRLSD | DCE | 従局受信キャリア検出 |
| 13 | - | SCB | 121 | SCTS | DCE | 従局送信可 |
| 14 | - | SBA | 118 | STD | DTE | 従局送信データ |
| 15 | - | DB | 114 | TSET | DCE | 送信信号エレメントタイミング |
| 16 | - | SBB | 119 | SRD | DCE | 従局受信データ |
| 17 | - | DD | 115 | RSET | DCE | 受信信号エレメントタイミング |
| 18 | - | - | 141 | LOOP | DTE | ローカルループバック |
| 19 | - | SCA | 120 | SRS | DTE | 従局送信要求 |
| 20 | 4 | CD | 108.2 | DTR | DTE | データ端末レディ |
| 21 | - | - | - | RDL | DTE | リモートデジタルループバック |
| 22 | 9 | CE | 125 | RI | DCE | 被呼表示 |
| 23 | - | CH | 111 | DSRS | DTE | データ信号速度選択 |
| 24 | - | DA | 113 | TSET | DTE | 送信信号エレメントタイミング |
| 25 | - | - | 142 | - | DCE | テストモード |
ボーとは非同期通信における転送速度の単位です. モデム通信技術の進歩により, 新しいデバイスのデータ速度を 表記するにあたって, この用語が しばしば誤って使われるようになりました.
ボーレートは伝統的に, 通信路を通して実際に送られるビットの数を 表します. ある DTE デバイスからもう一方へと実際に移動した データの量を表すものではありません. ボーレートは, 送信側 UART で生成されて受信側 UART で取り除かれる スタート, ストップ, パリティといったオーバーヘッドビットをも 含んでいます. これは 1 ワード 7 ビットのデータを送るためには, 実際には 10 ビットの データが完全に転送される必要があるということを意味します. そのため, もしパリティを使い, スタートビットとストップビットが それぞれ 1 ビットずつ存在する場合には, 1 秒あたり 300 ビットの 転送能力を持つモデムでは, 7 ビットのワードを通常 30 個しか 転送することができません.
もし 1 ワード 8 ビットのデータとパリティビットを使用する場合には, データ転送速度は 1 秒あたり 27.27 ワードまで低下します. なぜなら 8 ビットのワードを送るのに 11 ビットが必要で, このモデムは 1 秒間に 300 ビットしか送ることができないからです.
1 秒あたりの転送バイト数をボーレートに変換したり, その逆をおこなう 計算式は, エラー訂正をおこなうモデムが現れるまでは単純でした. エラー訂正をおこなうモデムは, ホストコンピュータの UART から シリアルのビット列を受けとり, それをバイト列に戻します. (内蔵モデムを使用している場合でさえ, データは今まで通り 頻繁にシリアル化されます) その後これらのバイトはパケットに変換され, 同期転送方式を用いて 電話回線を通じて送信されます. これは DTE (コンピュータ) 中の UART で追加されたストップ, スタート およびパリティビットは, モデムから送り出される前に, モデムによって 取り除かれるということを意味します. これらのバイト列がリモートモデムに受信されると, リモートモデムは スタート, ストップおよびパリティビットを追加して, それらを シリアル形式に変換し, リモートコンピュータの受信側 UART に送ります. そしてリモートコンピュータの UART はスタート, ストップおよび パリティビットを取り除きます.
これらの特別な変換はすべて, 二つのモデムの間でエラー訂正が 実行できるようにするためおこなわれています. エラー訂正とは, 受信側のモデムが正しいチェックサムで 受信できなかったデータブロックの再送を, 送信側のモデムに要求することができるということです. この作業はモデムにより処理されて, DTE デバイスは このようなプロセスがおこなわれていることに, 通常気がつきません.
スタート, ストップおよびパリティビットを取り除くことにより, エラー訂正のために二つのモデムの間で共有しなければならない 追加のビットを, 実効転送速度を低下させずに送ることができます. そのため, 送受信 DTE にはエラー訂正がおこなわれているかどうかが ほとんど見えなくなります. 例えば, もしモデムが 10 個の 7 ビットデータをもう一方のモデムに送る 際に, スタート, ストップ, およびパリティビットを送る必要がなければ, その分の 30 ビットの情報を, 真のデータの転送速度に影響を与えることなく エラー訂正のために追加することができるわけです.
データ圧縮をおこなうモデムでは, ボーという言葉の使い方は さらに混乱することになります. 例えば電話回線を通じて送られた二つの 8 ビットデータは, 送信側モデムに送られた 12 バイトのデータを表すかもしれません. 受信側モデムはそのデータを本来の内容に展開し, 受信側の DTE に渡します.
また, 最近のモデムはバッファを内蔵しており, (DCE から DCE へ) 電話線を 流れるデータの転送速度と, 両端の DTE と DCE の間で流れるデータの 転送速度とを別々に設定することができます. モデムによる圧縮を使用する場合, 通常は DTE と DCE の間の速度を DCE と DCE の間の速度より速くしておきます.
1 バイトを記述するのに必要なビットの数は, 二つのマシンの間でも DTE-DCE と DCE-DCE のリンクでそれぞれ変化する場合がありますし, そのうえ, それぞれのビット転送速度が異なる場合もあります. そのため, 全体としての通信速度を表現するために ボーという言葉を使うことは 問題でもありますし, 真の転送速度を正しく伝えない場合があります. 1 秒あたりの転送ビット数 (bps) は DCE と DCE の間のインターフェースに おける転送速度を記述するために使うなら正しい用語ですし, ボーまたは 1 秒あたりのビット数は, 二つのシステムが電線で直接 接続されていたり, エラー訂正や圧縮をおこなわないモデムが 使われている場合には, 許容可能な用語です.
最近の高速モデム (2400, 9600, 14,400, 19,200bps などのもの) も, 実際には 2,400 ボー (正確には 2,400 シンボル/秒) か, それ以下の 速度で通信しています. 高速モデムでは, 複数のビットを一つのシンボルで 伝送する技術 (多値符合化など) を用いて, シンボル速度 (シンボル/秒) よりも 高い通信速度 (ビット/秒) を達成しています. これが電話の限られた音声帯域で 高い伝送速度を得られる理由です. 28,800bps やそれ以上のモデムでは, シンボル速度自体が 可変になっていますが, それ以外は同様の技術が用いられています.
元祖 IBM PC を設計した際に, IBM はナショナル・セミコンダクタ社の INS8250 UART を IBM PC パラレル/シリアルアダプタで使用することに 決めました.
IBM 自身やその他のベンダが作っている後継世代の AT 互換機でも, INS8250 そのものやナショナル・セミコンダクタの UART ファミリの 改良版を使い続けられています.
INS8250 UART にはいくつかのバージョンと後継の部品があります. 主要なバージョンを以下に示します.
INS8250 -> INS8250B
\
\
\-> INS8250A -> INS82C50A
\
\
\-> NS16450 -> NS16C450
\
\
\-> NS16550 -> NS16550A -> PC16550Dこの部品は元祖 IBM PC と IBM PC/XT で 使われていました. この部品は本来 INS8250 ACE (Asynchronous Communications Element) と いう名前で, NMOS 技術で作られていました.
8250 は八つの I/O ポートを占有し, 送信バッファ 1 バイトと 受信バッファ 1 バイトを持っています. この元祖の UART はいくつかの 競合状態などに関する欠陥を持っています. 元祖の IBM BIOS はこれらの欠陥を回避してうまく動くようなコードを 含んでいましたが, そのために BIOS が欠陥の存在に依存するように なってしまいました. このため, 元祖 IBM PC や IBM PC/XT では 8250A, 16450, または 16550 のような後継部品を使うことは できませんでした.
これは NMOS 技術で作られた INS8250 の低速版です. これもオリジナルの INS8250 と同じ問題を含んでいます.
XMOS 技術を使い, さまざまな機能的欠陥を修正した INS8250 の改良版です. INS8250A は当初, "クリーン"な BIOS を 使用したベンダの PC クローンで使用されていました. なぜなら欠陥が修正されたことにより, この部品は INS8250 や INS8250B の ために書かれた BIOS で使うことはできなかったからです.
これは INS8250A の CMOS 版 (低消費電力版) で, INS8250A と同じ機能特性を持っています.
より高速な CPU バスにも対応できるように 改良されたこと以外は NS8250A と同じです. IBM はこの部品を IBM AT で使うことに決め, もはや IBM BIOS が INS8250 のバグに依存しなくなるように 変更をおこないました.
これは NS16450 の CMOS 版 (低消費電力版) です.
送信バッファと受信バッファをそれぞれ 16 バイトに 変更したこと以外は NS16450 と同じですが, バッファの設計に 欠陥があるため, 信頼して使用することはできません.
バッファの欠陥が修正されたこと以外は NS16550 と 同じです. 割り込みへの反応が遅い OS でも高い信頼性で高速なデータを 扱うことができることから, 16550A とその後継部品は PC 産業界で 最も一般的に使われる UART となりました.
これは 2 個の NS16C550A CMOS UARTを 一つのパッケージに入れた部品です.
ささいな欠陥が修正されたこと以外は NS16550A と 同じです. これは 16550 ファミリの D リビジョンで, ナショナル・セミコンダクタ社から 提供されている最新の部品です.
( ここからは 岩崎 満 <iwasaki@jp.FreeBSD.org> が翻訳を担当)
ナショナル・セミコンダクタは 数年前に部品番号体系を再編成して おり, NS16550AFN という名称はもはや存在しません. (もしあなたが NS16550AFN を持っていたら, 部品の日付コードを見てください. それは 通常 9 から始まる4桁の数字です. 最初の2桁の数字は年度, 次の2桁 は部品がパッケージされた年度の週です. あなたの持っている NS16550AFN は, おそらく数年前のものでしょう.)
新しい番号は PC16550DV の様に, パッケージ材料と形状により接尾辞 に小さな違いがあります (番号体系についての記述は後述します).
ここで注意しなければいけないことがあります. 例えば, ある店に行って 1990年製の NS16550AFN を15米ドルで売っているとします. ところが, そのすぐ隣には ナショナル・セミコンダクタが AFN を生産開始してから それにマイナーな変更を加えて作った PC16550DN があり, そちらは 最近 6ヶ月に作られたものなのに, 簡単に入手できるため NS16550AFN の 半額 (たくさん一度に買うと 5米ドルまで下がることもあります) 位で 買えたりすることがあるのです.
NS16550AFN のチップ供給は減少し続けているため, PC16550DN が古い 部品番号のものとまったく同じ機能を持っていることに, より多くの人が 気付いて受け入れるまでは, 価格はおそらく上昇し続けるでしょう.
古い NSnnnnnrqp の部品番号は, 現在 PCnnnnnrgp というフォーマットになっています.
r はリビジョンのフィールドです. 現在のナショナルセ ミコンダクタの 16550 のリビジョンはDです.
p はパッケージタイプのフィールドです. タイプは以下 の通りです:
| "F" | QFP | (quad flat pack) L lead type |
| "N" | DIP | (dual inline package) through hole straight lead type |
| "V" | LPCC | (lead plastic chip carrier) J lead type |
訳注: 具体的なパッケージ形状についての情報は http://www.national.com/packaging/plastic.html を参照 してください.
g は製品グレードのフィールドです. もしパッケージタイ プの文字の前にIがあれば, "工業用"グレード部品を表し, 標準 部品より高いスペックを持ちますが, Miltary 仕様 (Milspec) ほど高 くはありません. これは付加的なフィールドです.
私たちがかつて NS16550AFN (DIP パッケージ) と呼んでいたものは, 現在 は PC16550DN または PC16550DIN と呼ばれています.
長年に渡り, 8250, 8250A, 16450 そして 16550 はライセンスされ, または他のチップベンダにコピーされてきました. 8250, 8250A そして 16450 の場合は, そのものの回路 ("megacell": LSIの中に組み込む ことのできるライブラリ化された回路の大規模な物) が Western Digital と Intel を含むたくさんのベンダにライセンスされまし た. 他のベンダは部品を リバースエンジニアリングした物か同じように 動作する互換品を製造しました.
内蔵モデムにおいては, モデム設計者はモデムのマイクロプロセッサで 8250A/16450 をエミュレートすることはよくおこなわれます. このエミュレート による (互換の) UART は数百バイトの隠れたバッファを持つでしょう. バッファのサイズのため, このような互換品は高速データ処理の能力では 16550A と変わらない信頼性を持つことができます. しかし, それでも ほとんどのオペレーティングシステムは UART は 8250A か 16450 である と報告し, 特殊なドライバが使用されなければ エミュレートによる UART の余分に存在する バッファリングの効果的な使用はおこないません.
幾つかのモデムメーカーは, 市場における競争を有利にするために数百バ イトのバッファを持ち 16550A の置き換えができるはずの設計を, たとえ 性能が低下する事になったとしても 棄てざるを得なくなるような市場の圧 力を受けています.
一般的にある誤解は, "16550A" と書かれたすべての部品が同じ性能であると いうことです. それらは異なるものであり, 状況によってはまちがいなく 欠陥と呼べるものがこれらの 16550A クローンのほとんどにあります.
NS16550 が開発された時に, ナショナル・セミコンダクタは設計に関する 幾つかの特許を取得し, 彼らはライセンスを制限して他のベンダが類似 の特徴を持つチップを供給することを困難にしました. 特許のため, リバー スエンジニアリングによる設計とエミュレーションは, 特許がカバーする 請求権を侵害を回避しなくてはなりませんでした. 結果として, これらの コピーのほとんどは, 多くのコンピュータとモデムのメーカーは支払いた くはない程の価格であった本物の部品の NS16550A または PC16550D とまった く同じような動作をさせることはできませんでした.
16550A のクローンに存在する相違点のうち いくつかは些細なものですが, そのほかに 特定のオペレーティングシステムやドライバでは 全然使いものにならないような相違が存在する場合もあります. あるドライバでは問題なく動作しても, 別のドライバを使用した場合には 問題が発生することもありますし, Windows のドライバにおいても 充分にテストや考慮がおこなわれなかったイベントの組合わせが 起こった場合には, これらの相違点が明らかになるかもしれません. これはほとんどのモデムベンダと 16550 クローンメーカーが, NS16550A との互換性のプライマリテストとして Windows for Workgroups 3.11 と Microsoft MS-DOS ユーティリティの Microsoft ドライバを使用しているか らです. この安易過ぎる規準は, もし異なるオペレーティングシステムが 使用されたらクローンと 本物の部品の微妙な違いのために問題が発生し得 る, ということを意味しています.
ナショナル・セミコンダクタは, どんな OS のドライバからも独立した互 換性テストを実行する COMTEST という名前の入手可能なプログラムを作 成しました. このタイプのプログラムの目的は, 競合製品にある欠陥のデ モンストレーションであることをおぼえておくべきです. ですからそのプ ログラムは, テスト中の部品の動作の重要な問題と極めてささいな相違を 同じように報告するでしょう.
この文書の著者が 1994 年に実行した一連のテストでは, ナショナルセミ コンダクタ, TI, StarTech そして CMD が製造した部品は megacell 及び COMTEST でテストされた内蔵モデムに埋め込まれたエミュレーションと同 等です. これらの部品のの幾つかで注目される相違点を以下に示します. これらのテストは1994年に実行されたので, これらはベンダから供給さ れた製品の現在の性能には反映されないでしょう.
極端に多くの問題やあるタイプの問題が検出された場合に, COMTEST は通 常は実行を中止することに注意してください. このテストの一部では, たと え何回相違点に遭遇しても中止しないように COMTEST を修正しました.
| ベンダ | 部品番号 | 報告された「相違点」として知られるエラー |
|---|---|---|
| National | (PC16550DV) | 0 |
| National | (NS16550AFN) | 0 |
| National | (NS16C552V) | 0 |
| TI | (TL16550AFN) | 3 |
| CMD | (16C550PE) | 19 |
| StarTech | (ST16C550J) | 23 |
| Rockwell | Reference modem with internal 16550 or an emulation (RC144DPi/C3000-25) | 117 |
| Sierra | Modem with an internal 16550 (SC11951/SC11351) | 91 |
Note: この文書の著者は今まで, COMTEST プログラムを 使用して相違点がゼロと報告されるナショナル・ セミコンダクタ以外の部品を一つも発見しませんでした. ナショナル・セミコンダクタは長年に渡り 16550 の五つのバージョンを持っており, 最新の部品は 機能性のために, ベンチマークを考慮した古い NS16550AFN と少し異なる振る舞いをすることに 注意するべきです. COMTEST はナショナル・セミコンダクタの製品ラインの 相違点については見て見ぬふりをするようになり, 部品のリビジョン A, B そして C にあるバグが 記述されている公式な正誤表がある時でも, (オリジナルの 16550 を除いては) ナショナル・ セミコンダクタの部品についてエラーを 報告しなくなったので, この COMTEST のひいきを 考慮にいれるべきです.
COMTEST からの相違点の単純なカウントが, 何の相違点が重要であり どれがそうでないのかについて 多くを明らかにしないことを 理解すること が大切です. 例えば, 内蔵の UART を持つ上記の二つのモデムで報告され た相違点の約半分が, 5及び6ビットキャラクタモードをサポートしないク ローンの UART によって引き起こされました. 本物の 16550, 16450 そし て 8250 UART すべてはこれらのモードをサポートし, COMTEST はこれらの モードの機能性をチェックするので, 50を越える相違点が報告されました. しかし, 5及び6ビットキャラクタモードを サポートするモデムは殆どなく, 特ににこれらはエラー修正と圧縮機能付のものです. これは5及び6ビット キャラクタモードに関連した相違点は 差し引いて考えることができること を意味しています.
COMTEST が報告した相違点の多くは, タイミングに関する点でしょう. 多くのクローンの設計では, ホストが一つのポートから読み込んだ時に他 のあるポートのステータスビットは, 本当の NS16550AFN と同じ 長さの時間内で更新されない (あるものは速く, あるものは遅く) かもしれ ませんが, COMTEST はこれらの相違点を探します. これは相違点の数は誤 解を招き易いものです. あるデバイスには一つか二つの相違点しかありま せんがそれらは非常に重大かもしれません. また別のデバイスは基準部品 と比べて速くまたは遅く status レジスタを更新するために (適切に書か れたドライバの操作にはまったく影響しないかもしれません) 多くの相違点を 報告されるかもしれません.
COMTEST は問題を引き起こすかも知れない, または特殊なケースとして処 理しなければならない潜在的に矛盾した部品の存在に対して, 管理者に警 告を出すスクリーニングツールとして使用できます.
もしモデムの中にある 16550 やシリアルポート接続されているモデムに 対して COMTEST を実行する場合, モデムがテストキャラクタをエコーし ないように最初に ATE0&W コマンドをモデムに発行する必要がありま す. これをおこなうことを忘れた場合, COMTEST は少なくともこの相違点を 報告するでしょう:
Error (6)...Timeout interrupt failed: IIR = c1 LSR = 61
8250/16450/16550 UART は八つの連続する I/O ポートアドレスを予約 しています. IBM PC ではこれらの八つのポートに対して二つの定義された 位置があり, それらは集合的に COM1 と COM2 として知られています. PC クローンとアドオンカードのメーカーは COM3 と COM4 として知られる二つ の付加的な領域を作成しましたが, 幾つかのシステムではこれらの余分な COM ポートは他のハードウェアと衝突します. 最もよく起きるものは IBM 8514 エミュレーションを提供するビデオアダプタとの衝突です.
COM1 には 0x3f8 から 0x3ff が割り当てられ, 通常 IRQ 4 が使用されます. COM2 には 0x2f8 から 0x2ff が割り当てられ, 通常 IRQ 3 が使用されます. COM3 には 0x3e8 から 0x3ef が割り当てられ, IRQ は標準化されていません. COM4 には 0x2e8 から 0x2ef が割り当てられ, IRQ は標準化されていません.
8250/16450/16550 UART のI/Oポートの詳細は以下に提供されています.
| I/O ポート | 許可されたアクセス | 説明 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| +0x00 | write (DLAB==0) | Transmit Holding Register (THR). このポートに書き込まれた情報は データ命令として 処理され, UART により送信されます. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| +0x00 | read (DLAB==0) | Receive Buffer Register (RBR). シリアル接続から UART によって受信されたすべての データ命令は, このポートを読むことによってホス トによりアクセスされます. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| +0x00 | write/read (DLAB==1) | Divisor Latch LSB (DLL) マスタ入力クロックの周波数を このレジスタに入っ ている値で割ることにより, UART の周波数が決定 されます (IBM PCでは, マスタクロックの周波数は 1.8432MHzです). このレジスタには上記の除数の下 位8ビットが入っています. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| +0x01 | write/read (DLAB==1) | Divisor Latch MSB (DLH) マスタ入力クロックの周波数をこの レジスタに入っ ている値で割ることにより, UART の周波数が決定 されます (IBM PCでは, マスタクロックの周波数は 1.8432MHzです). このレジスタには上記の除数の上 位8ビットが入っています. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| +0x01 | write/read (DLAB==0) |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| +0x02 | write |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| +0x02 | read |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| +0x03 | write/read |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| +0x04 | write/read |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| +0x05 | write/read |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| +0x06 | write/read |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| +0x07 | write/read | Scratch Register (SCR). このレジスタは UART では機能しません. この場所 には どんな値でもホストによって書き込まれるこ とができ, その後ホストによって読み込むことが可 能です. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ナショナル・セミコンダクタは付加的な機能を持つ 16550 と互換 性のある部品を提供していませんが, 色々な他のベンダがそれを持っ ています. これらの部品の幾つかは以下に記述されています. 効果的 にこれらの改良を使用するためには, 殆どのポピュラーなオペレーティ ングシステムが 16550 が提供する機能以上のものをサポートしない ため, ドライバはチップベンダから提供されなければならないことを 理解しておく必要があります.
デフォルトではこの部品は NS16550A と似ていますが, 拡 張された32バイトの送受信バッファを オプションで有効にで きます. StarTech により製造されました.
デフォルトではこの部品は NS16550A と類似した振舞いを しますが, 拡張された64バイトの送受信バッファをオプショ ンで有効にできます. Texas Instruments により製造されま した.
この専売特許のプラグインカードは, 2048バイトの送受 信バッファを含み, 230.4Kbit/sec のデータレートをサポー トします. Hayes により製造されました.
これらの"ダム"UART に加え, たくさんのベンダがインテリジェ ントシリアルコミニュケーションボードを製造しています. こ のタイプの設計は通常マイクロプロセッサを提供しており, このマイ クロプロセッサは幾つかの UART へのインタフェースとなってデータ を処理 / バッファリングし, そして必要な時にメインの PC のプロセッ サへ警告を出します. UART はこのタイプのコミニュケーションシ ステムにおいて PC のプロセッサによって直接アクセスされないため, ベンダにとっては 8250, 16450, または 16550 UART と互換性のある UART を使用する必要はありません. これにより設計者は, より良い 性能特性を持つ部品が自由に利用できます.
sio ドライバは, NS8250-, NS16450-, NS16550とNS16550A ベースの EIA RS-232C(CCITT V.24) 通信用インタフェースをサポートします. ま た, いくつかのマルチポートシリアルカードもサポートされています. 技術的 な詳細についてはマニュアル sio(4) を見てください.
原作: Andrew Webster <awebster@pubnix.net>. 1995年8月26日.
訳: 櫛田 昌希 <masaki@po.iijnet.or.jp>.6 September 1996.
以下にDigi International PC/8Dと16550チップを動作させるための, カーネ ルconfigの部分を示します. このボードは, 8本の回線にすべてモデムを接続 した場合でも良好に動作します.
options COM_MULTIPORT を加えるのを忘れないでください. 忘れる とうまく動作しません!
device sio4 at isa? port 0x100 tty flags 0xb05
device sio5 at isa? port 0x108 tty flags 0xb05
device sio6 at isa? port 0x110 tty flags 0xb05
device sio7 at isa? port 0x118 tty flags 0xb05
device sio8 at isa? port 0x120 tty flags 0xb05
device sio9 at isa? port 0x128 tty flags 0xb05
device sio10 at isa? port 0x130 tty flags 0xb05
device sio11 at isa? port 0x138 tty flags 0xb05 irq 9 vector siointrここで各 SIO ポートが割り込みを共有する一つのグループであることを表現 するために, トリッキーな設定をしなければなりません. フラグ (flags の後 ろの 16 進数) の下から 2 バイト目にこのグループの最後の SIO ポートの番 号を設定します. この例では 11 (16進数では 0x0b) ですから, 各デバイスの フラグは 0xb05 となります.
寄稿: Don Whiteside <whiteside@acm.org>. 1995年8月26日
FreeBSD で Boca 16pord のボードを動かすことは簡単ですが, そのた めにはいくつかの作業が必要です. :
2.0.5 のデフォルトのカーネルは, マルチポートのサポートをして いない ので, あなたは各ポート毎にデバイスエントリを追加する必要が あります. つまり必要なオプションを付けて, カーネルの再構築をしなければ なりません. そのためには, あなたのマシンにカーネルのソースコードが既に インストールされているか, あなたの替わりの誰かにカーネル再構築をやって もらう必要があります.
2番目に, あなたはカーネルオプションを正しく設定するために, あな たのBoca Boardの IO と割り込みの値を知っている必要があります.
ひとつ重要なことがあります. Boca 16 に使われている実際の UART チップ は, Boca 16 のボードではなく, 外付けのコネクタボックスの中に存在します. コネクタボックスを接続しないと, ポートの検出に失敗するでしょう. 私は, 接続しないまま起動したり, 後から接続しなおしたりした時にどうなるかをテ ストしていません. どちらも実行しないようお奨めします.
もしあなたがカスタマイズ済みのカーネル コンフィグレーションファイルを持っ ていなければ, 一般的な事柄については, FreeBSD カーネルのコンフィグレーション を参考にしてください. 以下にBoca 16のボード に関係する部分だけを記述します. この例では, あなたがMYKERNELという名前 のカーネルを使っていて, エディタには viを使っていることを仮定していま す.
次の1行をconfigファイルに追加してください.
options COM_MULTIPORT
この device sionという行を, 必要に応じて 16 個のデバイス分を追加してください. 最後のデバイスにだけ, このボード の割り込みベクタを記述します. (詳細は sio(4) のマニュア ルページを参照してください.) 以下の例は, 割り込み 3, ベース IO アドレス 100h の値を持つ Boca Board の場合です. 各ポートのための IO アドレスは, 100h, 108h, 110h, ... のよ うに 16 進法で 8 づつ加えていきます.
device sio1 at isa? port 0x100 tty flags 0x1005
device sio2 at isa? port 0x108 tty flags 0x1005
device sio3 at isa? port 0x110 tty flags 0x1005
device sio4 at isa? port 0x118 tty flags 0x1005
...
device sio15 at isa? port 0x170 tty flags 0x1005
device sio16 at isa? port 0x178 tty flags 0x1005 irq 3 vector siointrフラグエントリは, あなたが全く同じsioの割り当てを使っていない限り 必ず 上記の例から変更してください. フラグは, 次のように設定します. 0x M YY のMは, マスタポート (Boca 16に搭載された最後 のポート)のマイナー番号を指定します. さらに YY の部分はFIFOが 有効または無効であること (この場合は有効), 割り込みを (ボード内で) 共 有しているか (この場合はYES), そして, AST/4 と互換性のある持つ割り込み 制御レジスタを持っているか (この場合はNO) を指定します. この例では,
flags 0x1005
というフラグによって, マスタポートが sio16 であることを示します. も し同じボードをもう一枚追加し, sio17 から sio28 を割り当てるなら, 新しい方の ボードに対応する 16 個のポートのフラグはすべて 0x1C05 に なります. 28 (== 0x1C) は新しいボードのマスタポートのマイナー番号で す. フラグの 05 の部分は変更しないでください.
カーネルコンフィグレーションファイルを 保存してカーネルの設定を完了しま す. カーネルをコンパイル後, インストールし, 新しいカーネルでリブートし てください. 再コンパイルされたカーネルがうまくインストールされて, そのカーネルに正 しいアドレスと割り込みが設定されていたならば, ブートメッセージは次の ように Boca ポートの検出に成功するはずです: (sioの番号, IOとIRQの値は, この例とは異なっているでしょう)
sio1 at 0x100-0x107 flags 0x1005 on isa
sio1: type 16550A (multiport)
sio2 at 0x108-0x10f flags 0x1005 on isa
sio2: type 16550A (multiport)
sio3 at 0x110-0x117 flags 0x1005 on isa
sio3: type 16550A (multiport)
sio4 at 0x118-0x11f flags 0x1005 on isa
sio4: type 16550A (multiport)
sio5 at 0x120-0x127 flags 0x1005 on isa
sio5: type 16550A (multiport)
sio6 at 0x128-0x12f flags 0x1005 on isa
sio6: type 16550A (multiport)
sio7 at 0x130-0x137 flags 0x1005 on isa
sio7: type 16550A (multiport)
sio8 at 0x138-0x13f flags 0x1005 on isa
sio8: type 16550A (multiport)
sio9 at 0x140-0x147 flags 0x1005 on isa
sio9: type 16550A (multiport)
sio10 at 0x148-0x14f flags 0x1005 on isa
sio10: type 16550A (multiport)
sio11 at 0x150-0x157 flags 0x1005 on isa
sio11: type 16550A (multiport)
sio12 at 0x158-0x15f flags 0x1005 on isa
sio12: type 16550A (multiport)
sio13 at 0x160-0x167 flags 0x1005 on isa
sio13: type 16550A (multiport)
sio14 at 0x168-0x16f flags 0x1005 on isa
sio14: type 16550A (multiport)
sio15 at 0x170-0x177 flags 0x1005 on isa
sio15: type 16550A (multiport)
sio16 at 0x178-0x17f irq 3 flags 0x1005 on isa
sio16: type 16550A (multiport master)もしメッセージの表示が速くて読み取れないときは,
# dmesg | moreとするとブート時のメッセージを ゆっくり見ることができます.
次に, root になってから, デバイスにあわせたエントリを /dev/MAKEDEV スクリプトを使って/dev に追加します.
# cd /dev
# ./MAKEDEV tty1
# ./MAKEDEV cua1
(中略)
# ./MAKEDEV ttyg
# ./MAKEDEV cuagもし, 何らかの理由で発信するデバイスが不要な場合, cua* デバ イスを作らないで済ますこともできます.
デバイスが確実に動作しているかどうか 確認する手っ取り早い方法は, あなたが (rootになって) 各ポートにモデムを接続してみて, あなたが作成し た各デバイス毎に
# echo at> ttyd*
とやってみてください. 各ポー トが動作していれば RXの表示が光るのが見えるはず です.
寄稿: Helge Oldach <hmo@sep.hamburg.com>, September 1999
二つ(またはもっと多くの) COM ポートを備えた 20$ のマルチ I/O カードでの IRQ 共有が, FreeBSD でサポートされているか心配ですって? 次のようにすれば使うことができます.
通常, この種のボードをサポートする場合には, 各ポートに対して個別に IRQ を割り当てて利用します. 例えば, マザーボード上に COM1 ポート (sio0-I/O アドレス 0x3F8, IRQ 4) があり, 二つの UART ポートがついている拡張カードがあるとしましょう. その場合, この二つのポートには, 二番目のポートを COM2(sio1-I/O アドレス 0x2F8, IRQ 3) に, 三番目のポート(sio2)を I/O アドレス 0x3E8, IRQ 5 に設定する必要があります. しかしすぐわかるとおり, この方法では IRQ 資源を無駄に浪費します. 基本的に前セクションに記されている COM_MULTIPORT の設定に従えば, 拡張カード上の二つのポートで一つの IRQ を使用するように セットアップすることができます.
そのような安価な I/O ボードには大抵, 次に示すような, COM ポートを選択する 4x3 のジャンパマトリクスがついています.
o o o *
Port A |
o * o *
Port B |
o * o o
IRQ 2 3 4 5これは, Port A が IRQ 5 に, Port B が IRQ 3 に結線されていることを示しています. IRQ の並びはボードにより異なるでしょう--例えば, 他のボードは IRQ として 3,4,5,7 が選択できるようになっているかも知れません.
「ああ, IRQ を共有するには IRQ 3 の列にある 3 つの接続点をつなぐようなジャンパ線を手作りして, 両方のポートが IRQ 3 になるように結線すれば良いのか」と 考えるかも知れませんが, それは正しくありません. UART の出力段は "トーテムポール" 接続(*)されているので, IRQ 3 に複数接続することはできないのです. そのため, もし UART のどれか一つが IRQ 3 を発行したとしても, それが期待するような動作になりません. 拡張ボードやマザーボードの実装に依存することですが, IRQ 3 信号線は常時 H レベルか, L レベルを保っています.
Note: 訳注: "トーテムポール" とは, ディジタル論理回路を構成する TTL ロジック IC の内部構造の一種です. トーテムポール型出力の場合には 出力同士を接続すると短絡電流が流れてしまうため, CPU やメモリで使われている, いわゆるバス接続が使えないという特徴を持っています. IRQ 信号線が常時 H か L レベルに保たれる, というのは, 割り込み信号線が正論理/負論理のどちらになっているかが実装に依存することによります. 以降の解説は, 正論理を仮定して書かれていますのご注意下さい.
したがって, 二つの UART の IRQ 出力を分離する必要があります. そのためには, どちらかの UART が IRQ を発行した時にだけ, ボード上の IRQ 信号線が H レベルになり, そうでない時には L レベルになるようにします. 以下の解決法は, Joerg Wunsch <j@ida.interface-business.de> から提案されたものです: 二つのダイオード(ゲルマニウム, あるいはショットキー型を強く推奨)と 1 キロオームの抵抗器一本で, ワイヤード OR を構成します. 以下に示すのは, 上に示した 4x3 ジャンパの回路図です.
Diode
+---------->|-------+
/ |
o * o o | 1 kOhm
Port A +----|######|-------+
o * o o | |
Port B `-------------------+ ==+==
o * o o | Ground
\ |
+--------->|-------+
IRQ 2 3 4 5 Diode各ダイオードのカソード側は接地点に, 1 キロオームのプルダウン抵抗器と直列にして接続します. プルダウン抵抗を接続することはとても重要です. これはバス上の IRQ 信号線がフロート状態になるのを防ぎます.
さあ, これでカーネルの設定を変更する準備ができました. 上に示すような例の場合, 次のような設定になります.
# standard on-board COM1 port
device sio0 at isa? port "IO_COM1" tty flags 0x10
# patched-up multi-I/O extension board
options COM_MULTIPORT
device sio1 at isa? port "IO_COM2" tty flags 0x205
device sio2 at isa? port "IO_COM3" tty flags 0x205 irq 3sio1 と sio2 の flags 設定は非常に重要です. 詳細は sio(4) をご覧ください. (一般的には, "flags" 属性の 2 は, sio2 の IRQ を使用するということを示します. 下位ニブル(訳注: 16 進数一桁のこと) は間違いなく 5 とするでしょう.) カーネルの verbose モードが ON になっていると, こんな風な出力が得られます.
sio0: irq maps: 0x1 0x11 0x1 0x1
sio0 at 0x3f8-0x3ff irq 4 flags 0x10 on isa
sio0: type 16550A
sio1: irq maps: 0x1 0x9 0x1 0x1
sio1 at 0x2f8-0x2ff flags 0x205 on isa
sio1: type 16550A (multiport)
sio2: irq maps: 0x1 0x9 0x1 0x1
sio2 at 0x3e8-0x3ef irq 3 flags 0x205 on isa
sio2: type 16550A (multiport master)/sys/i386/isa/sio.c は "irq maps" 配列を使っているために 表示が少々難解なのですが, 基本的なアイデアは 1,3,4 番目の場所に 0x1 があるかどうか調べる, というものです. これはつまり, 対応する IRQ が出力された時にセットされ, その後クリアされるという, ちょうど期待する動作が 行なわれることを意味します. もし, カーネルがこのような表示を出力しない場合, 大部分は結線の誤りによるものでしょう.
原作: Alex Nash. 6 June 1996.
訳: 前田 幸範 <yuki@jp.FreeBSD.org>. 6 September 1996.
Cyclades 社のマルチポートカードは, 他のマルチポートカードが 使う sio の代わりに cyドライバを使います. コンフィグレーションは非常に簡単で,
cy デバイスをあなたの カーネルの コンフィグレーションに足します. (注意. あなたのirqやiomemの設定が違っているかもしれません)
device cy0 at isa? tty irq 10 iomem 0xd4000 iosiz 0x2000 vector cyintr
新しいカーネルの 再構成と インストール をします.
デバイスノード を次(8ポートと仮定しています.) のように打って作ります:
# cd /dev
# for i in 0 1 2 3 4 5 6 7;do ./MAKEDEV cuac$i ttyc$i;doneもし, 必要なら シリアルデバイス (ttyd) とそっくりにコピーして dialupエントリを作り, ttydの代わりに ttycを使います. 例:
ttyc0 "/usr/libexec/getty std.38400" unknown on insecure
ttyc1 "/usr/libexec/getty std.38400" unknown on insecure
ttyc2 "/usr/libexec/getty std.38400" unknown on insecure
...
ttyc7 "/usr/libexec/getty std.38400" unknown on insecure新しいカーネルで立ち上げます.
原作 Nick Sayer <nsayer@FreeBSD.org>. 25 March 1998.
訳: 内川 喜章 <yoshiaki@kt.rim.or.jp>. 29 Apr 1999.
マルチポートカードのSpecialix SI/XIO と SX は si ドライバを使います. 1台のマシンで4枚までのホストカードを使うことが できます. 以下のホストカードがサポートされています:
ISA SI/XIO host card (2 versions)
EISA SI/XIO host card
PCI SI/XIO host card
ISA SX host card
PCI SX host card
SX と SI/XIO ホストカードは明らかに違いがあるように見えますが これらの機能は基本的には同じものです. ホストカードはI/O空間を 利用しませんが, 代りに32Kブロックのメモリ空間を使います. ISAカードの工場出荷時の設定は0xd0000-0xd7fff です. これらはIRQを必要とします. PCIカードではもちろん自動設定されます.
ホストカードには最大4個の外部モジュールが接続できます. 外部モジュールにはそれぞれ4/8本のシリアルポートが内蔵されています. モジュールは以下の品種があります.
SI 4 ポート/ポート モジュール. ポートそれぞれ 最大 57600 bps がサポートされます.
XIO 8 ボートモジュール. ポートそれぞれ最大 115200 bps がサポートされます. XIOモジュールには 7 シリアルポートと1 パラレルポート のタイプもあります.
SXDC, 8ポートモジュール. ポートそれぞれ最大921600 bps がサポートされます. XIOと同様, 1つのパラレルポートを持つモデルがあります.
ISA ホストカードを設定するには以下の行を カーネルコンフィグレーション ファイルに追加します. 数値は適当なものに変更してください.
device si0 at isa? tty iomem 0xd0000 irq 11
有効なIRQ番号は SX ISA ホストカードでは 9, 10, 11, 12, 15 で SI/XIO ISAホストカードでは 11, 12, 15 です.
EISAやPCIカードの設定は, 以下の行を使います:
device si0
コンフィグレーションエントリを追加した後で, 新しいカーネルの 再構築とインストール を行ないます.
新しいカーネルで再起動した後に, デバイスノード を /dev 以下に 作成する必要があります. MAKEDEVスクリプト で注意深く行なってください. 利用するポートの数をタイプします:
# cd /dev
# ./MAKEDEV ttyAnn cuaAnn(nn はポートの数に置き換えます.
login プロンプトにこれらのポート番号を表示させたい場合 は/etc/ttys に以下の行を追加する必要があります:
ttyA01 "/usr/libexec/getty std.9600" vt100 on insecure
ターミナルタイプは適当なものに変更してください. 例えばモデムの場合はdialup あるいは unknownが適当でしょう.
寄稿: Joel Sutton <jsutton@bbcon.com.au>, 2000 年 1 月.
FreeBSD は PS/2 ポート, シリアルポート, USB ポートを経由して様々な種類のマウスをサポートしています. mouse デーモンを使うとマウスを X とシステムコンソールの両方で利用することができるため, 多くの人は mouse デーモンを使うことを選んでいます. mouse デーモンに関する詳細は, moused(8) を参照してください. この章の例では, mouse デーモンが使われていることを前提にしています.
Note: この節に書かれている各種製品の名前は, 著者が FreeBSD 上で 動作することを確認したものであり, ここに書かれていない他の同様のデバイスも動作する可能性があります.
PS/2 マウスが mouse デーモンで正しく機能するように設定するには, 以下の行を /etc/rc.conf に加える必要があります.
moused_enable="YES"
moused_type="ps/2"
moused_port="/dev/psm0"Logitech First Mouse - 3 ボタン
マイクロソフト社製シリアル-PS/2 互換マウス
シリアルマウスが mouse デーモンで正しく機能するよう設定するには, 以下の行を /etc/rc.conf に加える必要があります. この例では, マウスが COM1: に接続されていて, そのマウスが mouse デーモンによって自動的に認識されることを前提としています.
moused_enable="YES"
moused_type="auto"
moused_port="/dev/cuaa0"特定の種類のシリアルマウスで mouse デーモンを使用する設定に関しては, moused(8) にある詳細な説明をご覧ください.
一般的なマイクロソフトマウス互換品
Logitech First Mouse - 3 ボタン
マイクロソフト社製シリアル-PS/2 互換マウス
USB デバイスドライバは比較的最近 FreeBSD に追加されたもので, まだ GENERIC カーネルには含まれていません. 以下の手順は, 典型的なシステムで関連するドライバをいかに組み込むかという一例です.
ums デバイスをあなたの カーネルコンフィグレーション の usb セクションに追加します. たとえば, 次のようにします.
controller usb0 controller uhci0 device ums0
新しいカーネルを 再構築してインストールします.
デバイスノード(device node) を作ります. それには, 以下のように入力します:
# cd /dev
# sh MAKEDEV ums0以下の内容を /etc/rc.conf に追加し, mouse デーモンが正しく動作するように設定します.
moused_enable="YES"
moused_type="auto"
moused_port="/dev/ums0"システムを再起動します.
# shutdown -r now
Logitech TrackMan - Marble Wheel