[常見問與答] 解決從序列埠登入到 Pi 3 的亂碼問題

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raspberry-pi-3-login-via-uart-baud-rates-broken

剛拿到 Pi 3 如果安裝 2016-02-26-raspbian-jessie 的映像檔後想使用序列埠連線,會發現出現亂碼,該怎麼辦?

這是因為原本 Pi 3 內建的硬體 UART 被 BCM2837 SoC 拿去給 Bluetooth 晶片組使用,而原本的 UART 輸出腳位(GPIOs 14 & 15)改成用 mini-uart port。意思是原本硬體 UART 有獨立的 clock divisor,因此 baud rate 可以維持在 115200,可是 mini-uart 使用系統核心時脈,實際只能跑到 72000 左右的 baud rate,因此當使用 115200 的 baud rate 連線就會出現亂碼。

解決的方法為:
步驟一,增加一個 pi3-disable-bt-overlaydevice tree overlay。這個 overlay 會停用藍牙,並且將 UART0/ttyAMA0 再設定給 GPIOs 14 & 15。
建議將 image 寫入 SD 卡後就直接修改 /boot/config.txt,在檔案最後增加兩行。

force_turbo=1
dtoverlay=pi3-disable-bt

add-pi3-disable-bt-overlay-at-config-file

其中,force_turbo=1 是強制 CPU 的時脈維持 1.2GHz 的時脈。預設值為 0 時表示時脈為 ondemand,會隨著負載而調整。
dtoverlay=pi3-disable-bt 表示載入 pi3-disable-bt 這個 device tree overlay,將會停用藍牙並將 UART0/ttyAMA0 設定到 GPIOs 14 & 15 腳位。

其實做完步驟一以後就可以用 115200 的 baud rate 透過序列埠連線進 Pi 了。可是雖然載入 pi3-disable-bt-overlay,但藍牙的服務依然是開啟的,因此還是要進入系統將藍牙服務停掉。

$ sudo systemctl disable hciuart

最後,因為使用 force_turbo=1 這個設定,整個 SoC 溫度會很高,因此再更新系統(包括 firmware 和 dtb)後就可以把這個設定註解掉,重開機生效。

$ sudo apt-get update
$ sudo apt-get upgrade

connect-to-raspberry-pi-3-via-serial

更多資訊:

1. 要如何看 CPU 時脈?
可以用 cat 指令查看以下三個檔案如下,分別為最高時脈、目前時脈、最低時脈。

$ cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/cpuinfo_max_freq
$ cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_cur_freq
$ cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/cpuinfo_min_freq

2. 如何看目前的 Device Tree?
首先要安裝 device tree compiler

$ sudo apt-get install device-tree-compiler

再用 dtc 指令查看。

$ dtc -I fs /proc/device-tree

結果會像

/dts-v1/;

/ {
    model = "Raspberry Pi 3 Model B Rev 1.2";
    compatible = "brcm,bcm2710", "brcm,bcm2709";
    memreserve = <0x3b000000 0x4000000>;
    #address-cells = <0x1>;
    #size-cells = <0x1>;
    interrupt-parent = <0x1>;
...
    soc {
        compatible = "simple-bus";
        ranges = <0x7e000000 0x3f000000 0x1000000>;
        #address-cells = <0x1>;
        phandle = <0x27>;
        #size-cells = <0x1>;
        linux,phandle = <0x27>;
...
            uart0_pins {
                phandle = <0x34>;
                brcm,function = <0x4>;
                brcm,pins = <0xe 0xf>;
                brcm,pull = <0x0 0x2>;
                linux,phandle = <0x34>;
            };
            uart1_pins {
                phandle = <0xf>;
                brcm,function = <0x2>;
                brcm,pins = <0xe 0xf>;
                brcm,pull = <0x0 0x2>;
                linux,phandle = <0xf>;
            };
...

參考資料:
* CONFIG.TXT
* DEVICE TREES, OVERLAYS AND PARAMETERS
* Raspberry Pi Device Tree Overlays
* Raspberry Pi 3 UART Overlay Workaround
* Raspberry Pi 3 compatibility (BT disable & serial port remap fix)
* RPi Serial Connection
* Raspberry Pi Serial Communication: What, Why, and a Touch of How
* More on Raspberry Pi serial ports

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