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/ dev / memを介してBeaglebone GPIOを駆動する

BeagleboneのLEDを点滅させるためのCプログラムを作成しようとしています。私はsysfsの方法を使用できることを知っています...しかし、/ dev/memで物理アドレス空間をマッピングする同じ結果を得ることができるかどうかを見たいです。

次の内容のヘッダーファイルbeaglebone_gpio.hがあります。

#ifndef _BEAGLEBONE_GPIO_H_
#define _BEAGLEBONE_GPIO_H_

#define GPIO1_START_ADDR 0x4804C000
#define GPIO1_END_ADDR 0x4804DFFF
#define GPIO1_SIZE (GPIO1_END_ADDR - GPIO1_START_ADDR)
#define GPIO_OE 0x134
#define GPIO_SETDATAOUT 0x194
#define GPIO_CLEARDATAOUT 0x190

#define USR0_LED (1<<21)
#define USR1_LED (1<<22)
#define USR2_LED (1<<23)
#define USR3_LED (1<<24)

#endif

そして、私は私のCプログラム、gpiotest.cを持っています

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/mman.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h> 
#include "beaglebone_gpio.h"

int main(int argc, char *argv[]) {
    volatile void *gpio_addr = NULL;
    volatile unsigned int *gpio_oe_addr = NULL;
    volatile unsigned int *gpio_setdataout_addr = NULL;
    volatile unsigned int *gpio_cleardataout_addr = NULL;
    unsigned int reg;
    int fd = open("/dev/mem", O_RDWR);

    printf("Mapping %X - %X (size: %X)\n", GPIO1_START_ADDR, GPIO1_END_ADDR, GPIO1_SIZE);

    gpio_addr = mmap(0, GPIO1_SIZE, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, GPIO1_START_ADDR);

    gpio_oe_addr = gpio_addr + GPIO_OE;
    gpio_setdataout_addr = gpio_addr + GPIO_SETDATAOUT;
    gpio_cleardataout_addr = gpio_addr + GPIO_CLEARDATAOUT;

    if(gpio_addr == MAP_FAILED) {
        printf("Unable to map GPIO\n");
        exit(1);
    }
    printf("GPIO mapped to %p\n", gpio_addr);
    printf("GPIO OE mapped to %p\n", gpio_oe_addr);
    printf("GPIO SETDATAOUTADDR mapped to %p\n", gpio_setdataout_addr);
    printf("GPIO CLEARDATAOUT mapped to %p\n", gpio_cleardataout_addr);

    reg = *gpio_oe_addr;
    printf("GPIO1 configuration: %X\n", reg);
    reg = reg & (0xFFFFFFFF - USR1_LED);
    *gpio_oe_addr = reg;
    printf("GPIO1 configuration: %X\n", reg);

    printf("Start blinking LED USR1\n");
    while(1) {
        printf("ON\n");
        *gpio_setdataout_addr= USR1_LED;
        sleep(1);
        printf("OFF\n");
        *gpio_cleardataout_addr = USR1_LED;
        sleep(1);
    }

    close(fd);
    return 0;
}

出力は次のとおりです。

Mapping 4804C000 - 4804DFFF (size: 1FFF)
GPIO mapped to 0x40225000
GPIO OE mapped to 40225134
GPIO SEDATAOUTADDR mapped to 0x40225194
GPIO CLEARDATAOUTADDR mapped to 0x40225190
GPIO1 configuration: FE1FFFFF
GPIO1 configuratino: FE1FFFFF
Start blinking LED USR1
ON
OFF
ON
OFF
...

しかし、LEDが点滅するのを見ることができません。

プログラムの出力からわかるように、GPIO1_21、GPIO1_22、GPIO1_23、GPIO1_24はそれぞれLEDを駆動する出力として構成されているため、構成FE1FFFFFは正しいです。

理由について何か考えはありますか？

embeddedembedded-linuxmmapgpio
28
Salvatore

修正は次のとおりです。

pio_addr = mmap(0, GPIO1_SIZE, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, GPIO1_START_ADDR);
8
Salvatore

注意してください。これは最初は機能しますが、GPIOコントローラードライバーが所有していると信じているレジスタに直接書き込みます。このGPIOラインまたは同じバンクにあるGPIOのいずれかで、奇妙で困難な副作用を追跡します。これを確実に機能させるには、カーネルGPIOドライバーからバンク全体を無効にする必要があります。

12
user3078565

元の投稿に示されているコードは、最新のBeaglebone Blackとそれに関連する3.12カーネルでは機能しません。制御レジスタのオフセットが変更されたように見えます。次のコードが正しく機能することが確認されています。

#define GPIO0_BASE 0x44E07000
#define GPIO1_BASE 0x4804C000
#define GPIO2_BASE 0x481AC000
#define GPIO3_BASE 0x481AE000

#define GPIO_SIZE  0x00000FFF

// OE: 0 is output, 1 is input
#define GPIO_OE 0x14d
#define GPIO_IN 0x14e
#define GPIO_OUT 0x14f

#define USR0_LED (1<<21)
#define USR1_LED (1<<22)
#define USR2_LED (1<<23)
#define USR3_LED (1<<24)

int mem_fd;
char *gpio_mem, *gpio_map;

// I/O access
volatile unsigned *gpio;

static void io_setup(void)
{
    // Enable all GPIO banks
    // Without this, access to deactivated banks (i.e. those with no clock source set up) will (logically) fail with SIGBUS
    // Idea taken from https://groups.google.com/forum/#!msg/beagleboard/OYFp4EXawiI/Mq6s3sg14HoJ
    system("echo 5 > /sys/class/gpio/export");
    system("echo 65 > /sys/class/gpio/export");
    system("echo 105 > /sys/class/gpio/export");

    /* open /dev/mem */
    if ((mem_fd = open("/dev/mem", O_RDWR|O_SYNC) ) < 0) {
            printf("can't open /dev/mem \n");
            exit (-1);
    }

    /* mmap GPIO */
    gpio_map = (char *)mmap(
            0,
            GPIO_SIZE,
            PROT_READ|PROT_WRITE,
            MAP_SHARED,
            mem_fd,
            GPIO1_BASE
    );

    if (gpio_map == MAP_FAILED) {
            printf("mmap error %d\n", (int)gpio_map);
            exit (-1);
    }

    // Always use the volatile pointer!
    gpio = (volatile unsigned *)gpio_map;

    // Get direction control register contents
    unsigned int creg = *(gpio + GPIO_OE);

    // Set outputs
    creg = creg & (~USR0_LED);
    creg = creg & (~USR1_LED);
    creg = creg & (~USR2_LED);
    creg = creg & (~USR3_LED);

    // Set new direction control register contents
    *(gpio + GPIO_OE) = creg;
}

int main(int argc, char **argv)
{
    io_setup();
    while (1) {
        // Set LEDs
        *(gpio + GPIO_OUT) = *(gpio + GPIO_OUT) | USR0_LED;
        *(gpio + GPIO_OUT) = *(gpio + GPIO_OUT) | USR1_LED;
        *(gpio + GPIO_OUT) = *(gpio + GPIO_OUT) | USR2_LED;
        *(gpio + GPIO_OUT) = *(gpio + GPIO_OUT) | USR3_LED;

        sleep(1);

        // Clear LEDs
        *(gpio + GPIO_OUT) = *(gpio + GPIO_OUT) & (~USR0_LED);
        *(gpio + GPIO_OUT) = *(gpio + GPIO_OUT) & (~USR1_LED);
        *(gpio + GPIO_OUT) = *(gpio + GPIO_OUT) & (~USR2_LED);
        *(gpio + GPIO_OUT) = *(gpio + GPIO_OUT) & (~USR3_LED);

        sleep(1);
    }

    return 0;
}

Mmap-edアクセスが3.8カーネルで動作しなくなったように見えるので、ここに投稿します。/sys/class/gpioインターフェイスを使用して、制御レジスタオフセットをリバースエンジニアリングする必要がありました。この回答が、新しいカーネルでBeagleBone GPIOを使用することに伴うフラストレーションの一部を減らすことを願っています。

コードはBSDライセンスの下でライセンスされています。どこでも自由に使用できます。

編集：user3078565は上記の答えで正しいです。デフォルトのユーザーLED GPIOドライバーを無効にするには、トリガーをnoneに設定するか、デバイスツリーを編集してカーネルから完全に非表示にする必要があります。これを行わないと、LEDが想定どおりに点滅しますが、カーネルGPIOドライバーによって状態がオーバーライドされることもあります。

これは、GPIOバンク0を使用するため、元のアプリケーションにとっては問題ではありませんでしたが、カーネルGPIOドライバーではほとんど無視されます。

8
madscientist159

ユーザー空間で制御しようとしているハードウェアのクロックを有効にする必要があるかもしれません。幸いなことに、dev/memおよびmmap（）を使用して、特定のハードウェアのクロック制御レジスタをいじることができます。これは、SPI0を有効にするために書いた次のコードのようになります。

#define CM_PER_BASE     0x44E00000  /* base address of clock control regs */
#define CM_PER_SPI0_CLKCTRL     0x4C        /* offset of SPI0 clock control reg */

#define SPIO_CLKCTRL_MODE_ENABLE 2          /* value to enable SPI0 clock */

int mem;            // handle for /dev/mem

int  InitSlaveSPI(void) // maps the SPI hardware into user space
{
    char *pClockControl;    // pointer to clock controlregister block (virtualized by OS)
    unsigned int value;

    // Open /dev/mem:
    if ((mem = open ("/dev/mem", O_RDWR | O_SYNC)) < 0)
    {
        printf("Cannot open /dev/mem\n");
        return 1;
    }
    printf("Opened /dev/mem\n");

    // map a pointer to the clock control block:
    pClockControl = (char *)mmap(0, 4096, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, mem, CM_PER_BASE);

    if(pClockControl == (char *)0xFFFFFFFF) 
    {
        printf("Memory map failed. error %i\n", (uint32_t)pClockControl);
        close( mem );
        return 2;
    }

    value = *(uint32_t *)(pClockControl + CM_PER_SPI0_CLKCTRL);
    printf("CM_PER_SPI0_CLKCTRL was 0x%08X\n", value);

    *(uint32_t *)(pClockControl + CM_PER_SPI0_CLKCTRL) = SPIO_CLKCTRL_MODE_ENABLE;

    value = *(uint32_t *)(pClockControl + CM_PER_SPI0_CLKCTRL);
    printf("CM_PER_SPI0_CLKCTRL now 0x%08X\n", value);

    munmap( pClockControl, 4096 );              // free this memory map element

このコードフラグメントを実行すると、別のmmap（）ポインターを使用してSPI0レジスタにアクセスできます。最初にSPI0モジュールクロックを有効にしないと、これらのSPIレジスタにアクセスしようとすると、バスエラーが発生します。クロックを有効にすると、有効になります。無効にするか、spidevを使用してから閉じるか再起動するまで、有効にしたハードウェアでアプリケーションが終了した場合は、電力を節約するために無効にすることをお勧めします。

4
ggrotke

gPIOバンクを有効にするため...

enableClockModules () {
    // Enable disabled GPIO module clocks.
    if (mapAddress[(CM_WKUP_GPIO0_CLKCTRL - MMAP_OFFSET) / GPIO_REGISTER_SIZE] & IDLEST_MASK) {
      mapAddress[(CM_WKUP_GPIO0_CLKCTRL - MMAP_OFFSET) / GPIO_REGISTER_SIZE] |= MODULEMODE_ENABLE;
      // Wait for the enable complete.
      while (mapAddress[(CM_WKUP_GPIO0_CLKCTRL - MMAP_OFFSET) / GPIO_REGISTER_SIZE] & IDLEST_MASK);
    }
    if (mapAddress[(CM_PER_GPIO1_CLKCTRL - MMAP_OFFSET) / GPIO_REGISTER_SIZE] & IDLEST_MASK) {
      mapAddress[(CM_PER_GPIO1_CLKCTRL - MMAP_OFFSET) / GPIO_REGISTER_SIZE] |= MODULEMODE_ENABLE;
      // Wait for the enable complete.
      while (mapAddress[(CM_PER_GPIO1_CLKCTRL - MMAP_OFFSET) / GPIO_REGISTER_SIZE] & IDLEST_MASK);
    }
    if (mapAddress[(CM_PER_GPIO2_CLKCTRL - MMAP_OFFSET) / GPIO_REGISTER_SIZE] & IDLEST_MASK) {
      mapAddress[(CM_PER_GPIO2_CLKCTRL - MMAP_OFFSET) / GPIO_REGISTER_SIZE] |= MODULEMODE_ENABLE;
      // Wait for the enable complete.
      while (mapAddress[(CM_PER_GPIO2_CLKCTRL - MMAP_OFFSET) / GPIO_REGISTER_SIZE] & IDLEST_MASK);
    }
    if (mapAddress[(CM_PER_GPIO3_CLKCTRL - MMAP_OFFSET) / GPIO_REGISTER_SIZE] & IDLEST_MASK) {
      mapAddress[(CM_PER_GPIO3_CLKCTRL - MMAP_OFFSET) / GPIO_REGISTER_SIZE] |= MODULEMODE_ENABLE;
      // Wait for the enable complete.
      while (mapAddress[(CM_PER_GPIO3_CLKCTRL - MMAP_OFFSET) / GPIO_REGISTER_SIZE] & IDLEST_MASK);
    }
}

どこ...

MMAP_OFFSET = 0x44C00000

MMAP_SIZE = 0x481AEFFF-MMAP_OFFSET

GPIO_REGISTER_SIZE = 4

MODULEMODE_ENABLE = 0x02

IDLEST_MASK =（0x03 << 16）

CM_WKUP = 0x44E00400

CM_PER = 0x44E00000

CM_WKUP_GPIO0_CLKCTRL =（CM_WKUP + 0x8）

CM_PER_GPIO1_CLKCTRL =（CM_PER + 0xAC）

CM_PER_GPIO2_CLKCTRL =（CM_PER + 0xB0）

CM_PER_GPIO3_CLKCTRL =（CM_PER + 0xB4）

私は 小さなライブラリ を書きました。おそらくあなたは興味があるかもしれません。現時点では、デジタルピンでのみ機能します。

よろしく

2
Manuel Egío

この異常は、AM335xチップでの不完全なアドレスデコードのアーティファクトのようです。 0x4D、0x4E、および0x4Fは、これらのレジスタにアクセスするためのベースアドレスからのオフセットとして機能することは理にかなっています。 C/C++ポインター演算は、これらのオフセットに4を掛けて、0x134、0x138、および0x13Cの真のオフセットを生成します。ただし、これらのレジスタの「シャドウ」コピーには、0x14D、0x14E、および0x14Fからアクセスできます。オフセットの両方のセットが機能することを確認しました。私は0x24Dなどを試してみませんでした。

GPIO_CLEARDATAOUTレジスタはオフセット0x64を使用してアクセスでき、GPIO_SETDATAOUTレジスタはオフセット0x65を使用してアクセスできます。

1
Bob Koen

REF：madscientist159

// OE: 0 is output, 1 is input
#define GPIO_OE 0x14d
#define GPIO_IN 0x14e
#define GPIO_OUT 0x14f
should be
// OE: 0 is output, 1 is input
#define GPIO_OE 0x4d
#define GPIO_IN 0x4e
#define GPIO_OUT 0x4f

符号なし文字アドレスから派生した符号なし整数オフセットアドレス

1
Krishna Murthy