2.1　第一次上电启动

刚拿到龙芯派，面对一块接口繁多的电路板，你可能感觉无从下手。本节将从如何开机，到如何连接并使用各种外设，指导你玩转龙芯派。

2.1.1　上电检查与开机

此刻，面对龙芯派，你的心情应该是万分激动的吧。不过，请先别急。首先，我们需要检查一下电路板本身，以避免贸然上电带来不必要的损坏。请仔细检查电路板的两面有无明显的变形，电子元器件有无脱落，插针之间是否短路。

如果一切都没有问题，那么就可以准备第一次开机启动了。首先，让我们连接上12V-DC电源，本次开机，我们将只连接RS232串口作为基础的输入输出接口。在开机之前，请先参照下一小节对串口上位机进行配置。然后，你就可以按下电源按钮，等待电路板上的蜂鸣器发出“滴”的一声，龙芯派就成功开机了。

2.1.2　串口通信获知主板状态

上一小节，我们提到了“RS232串口”是本次启动时唯一的输入输出接口。那么串口到底是什么呢？在现代个人计算机出现之前的电传打字机时代，串口就曾被用于连接大型中央计算机与电传终端，用于传输按键输入与纸或屏幕上的字符输出。后来，伴随着个人计算机的普及，串口也被用于连接当时的鼠标、键盘等外设，直到被大家所熟知的USB取代。由于串口协议简单、可靠性高，许多嵌入式设备（包括龙芯派）仍把它作为交互与调试手段。在龙芯派上，其应用原理仍然没有偏离电传打字机时代的设计，即作为“电传打字机”的个人计算机（上位机）向作为“中央计算机”的龙芯派（下位机）发送输入输出请求，如图2.1所示。

图2.1　上位机与下位机通过串口通信

由于现在的个人计算机上很难见到串口，所以需要使用USB-RS233母头转接器对龙芯派进行调试，如图2.2所示。转接器的一端连接上位机的USB接口，另一端连接龙芯派的RS232公头。

图2.2　USB-RS233母头转接器

在作为上位机的Linux操作系统下，主流转接线所使用的CH340/FT232/PL2303芯片均有良好的驱动支持。接下来，让我们插上USB端，一起来配置上位机吧。

Linux下的串口工具已经不止Minicom一个，还包括图形界面的cutecom、PuTTY，命令行界面的picocom等。下面列举了几种常用的串口工作的通信方法，读者可以根据自己的需求选择合适的工具。

（一）使用PuTTY进行串口通信

首先，在Linux上位机上安装一个叫作PuTTY的开源软件，它可以直接从发行版的软件仓库中获取，在使用apt作为包管理器的发行版中使用sudo apt get install putty命令进行安装。

然后，通过sudo putty命令启动PuTTY。如果你不想以root权限启动，那么需要将当前用户加入“uucp”或“dialout”组（视发行版而异）以获得串口访问权限。

打开PuTTY，在图形界面中配置串口参数。首先，将“Connection Type”设置为“Serial”，即串口。然后，将“Serial line”改为“/dev/ttyUSB0”（注意大小写）。如果上位机只插了一个转换器，那么“Serial line”恒为“/dev/ttyUSB0”，否则编号可能有变化，你可以配合内核的dmesg输出来获知编号，并且将“Speed”改为“115200”。此处的Speed指串口作为输入输出接口的比特率，如果出错可能导致接下来出现乱码等问题；115200这个数据是比较通用的比特率，被配置在龙芯派的固件中不可修改。配置完成后如图2.3所示。

图2.3　配置串口

接下来，我们就可以单击右下角的【Open】按钮，打开控制台，迎接你的将是一个全黑的输入窗口，就像曾经的电传打字机终端一样，如图2.4所示。

图2.4　串口控制台

在我们按下龙芯派的启动/复位键后，不出意外，窗口中就会开始输出大量字符。你是不是每一个字都看得懂，但是不明白它们在一起是什么意思？这很正常。让我们来梳理一下在龙芯派上Linux启动的几个环节。

在你按下开机键的一瞬间，CPU复位后，便从龙芯派上的SPI Flash中开始取指运行。而SPI Flash主要存放PMON的代码。PMON是一个Bootloader，承担了龙芯平台下类似于PC机的BIOS功能。PMON用于初始化CPU的时钟、内存及其他部件，同时提供一些基础启动服务，并且从存储介质中加载下一步需要运行的操作系统内核，如图2.5所示。了解每个步骤的状态以及用途，可以帮助你诊断可能发生的问题，也可以帮助你认识龙芯处理器的软件架构。

图2.5　串口开始打印

启动的时候，首先你会看到类似图2.6所示的输出，这是PMON在配置CPU的时钟、TLB等部件。如果能有如下输出，就证明CPU本身基本正常。

图2.6　串口输出

然后，PMON会初始化内存，对内存进行测试，并且将自己拷贝进内存，执行结果如图2.7所示。内存不稳定是在龙芯平台上比较常见的问题，如果卡死在这里，就代表硬件或基础的供电存在问题。

图2.7　PMON内存初始化

然后，PMON会继续初始化PCI等设备，执行结果如图2.8所示，创建各种结构给内核传参并且加载内核。不过本次启动，就让我们连续按键盘的【C】键以中断加载内核的过程，进入PMON的命令行，然后在命令行中输入halt关机。如果错过了这次机会，强行断开电源也是安全的。

图2.8　初始化设备

（二）使用Minicom进行串口通信

无论在应用还是软件开发过程中，我们都会经常用到串口，比如调试交换机和路由器、查看嵌入式设备的输出等。前文已经介绍过PuTTY，而Minicom就是一款命令行模式的串口通信软件，有点像Windows下的超级终端，但是功能更加强大。使用Minicom操作串口设备（如 /dev/ttyUSB0）需要root权限，所以在执行Minicom时需要加上sudo。

Minicom最基础的功能就是通过串口查看设备的输出和给设备发送命令，首先在Linux上位机中安装Minicom，在龙芯派上也可以使用Minicom，但是我们一般都是在PC上通过串口调试开发板时才会用，通常不会直接在开发板上使用它。

在Linux上位机的终端执行下面的命令安装Minicom。

● 在Fedora系统的上位机执行以下命令。

sudo yum install minicom

● 在Ubuntu/Debian系统的上位机执行以下命令。

sudo apt-get install minicom

然后使用Minicom打开串口，注意在Linux中操作硬件外设需要root权限。

sudo minicom -D /dev/ttyS3

Welcome to minicom 2.7.1

OPTIONS: I18n
Compiled on May  3 2018, 15:20:11.
Port /dev/tty8, 20:52:54

Press CTRL-A Z for help on special keys

按住【Ctrl+A】组合键，松开后再按住【Z】键，会打开Minicom主界面，如图2.9所示。

图2.9　Minicom主界面

按住【P】键进入串口参数设置界面，串口的波特率默认为115200，如图2.10所示。

图2.10　设置串口波特率

在Command Summary页面，按住【S】键可以进入上传/下载文件界面，上传文件界面如图2.11所示。

图2.11　上传文件界面

根据需要可以选择列表中的任意一种，同时在串口另一端需要使用相同的协议进行通信。比如，选择zmodem进行上传文件时，会提示我们选择要传输的文件，然后确认并开始传输，如图2.12所示。

图2.12　传输界面

最后，使用结束，按住【Ctrl+A+Q】组合键退出串口工具。