Мини-компьютеры/периферия/GPIO: различия между версиями
Нет описания правки |
|||
Строка 55: | Строка 55: | ||
Поэтому для постоянного подключения к одноплатнику такой модуль нужно доработать, выпаяв из него подтягивающие резисторы. | Поэтому для постоянного подключения к одноплатнику такой модуль нужно доработать, выпаяв из него подтягивающие резисторы. | ||
Пример: | Пример доработки модуля TinyRTC для Arduino: | ||
[[Изображение:TinyRTCArduinoShield.jpg||left]] | [[Изображение:TinyRTCArduinoShield.jpg||left]] | ||
{| style="border:1px solid #AAA; background:#F9F9F9; margin: 0 0 1em 1em; padding:.2em; text-align:center;" class=noprint | {| style="border:1px solid #AAA; background:#F9F9F9; margin: 0 0 1em 1em; padding:.2em; text-align:center;" class=noprint | ||
Строка 66: | Строка 64: | ||
| '''Внимание:''' при подключении 5V модуля rtc clock для Arduino отключите подтягивающие резисторы с SDA/SCL на 5V! | | '''Внимание:''' при подключении 5V модуля rtc clock для Arduino отключите подтягивающие резисторы с SDA/SCL на 5V! | ||
|} | |} | ||
<br> | |||
=== Подключение i2c rtc clock === | === Подключение i2c rtc clock === |
Версия от 13:55, 18 августа 2019
Настройка систем ALT Linux для поддержки
периферии к одноплатным и другим мини-компьютерам,
которая подключается/подпаивается к разъемам/контактам на плате.
Часы реального времени.
Много одноплатных компьютеров не имеет встроенных часов (rtc clock). Но можно подключить готовый модуль с отсеком для батарейки и микросхемой rtc clock, как правило, подключаемой по шине I2C.
Советы начинающему пользователю по выбору железа
В продаже есть множество готовых модулей rtc clock для Arduino, Raspberry Pi и т.д. от 50р и выше. Модуль можно спаять и самостоятельно, для винтажности взяв отсек для батарейки и часовой кварц со старой нерабочей материнки (кварцы там обычно ставили точнее, чем ширпотреб на готовых модулях). Если нужно качество и точность, я бы рекомендовал модуль на микросхеме DS3231. В общем случае, при выборе модуля для одноплатного компьютера желательно, чтобы
- модуль мог работать от питания 3.3V (выводы GPIO одноплатников, того же Raspberry Pi, не толерантны к 5V). Это микросхемы DS3231, DS1302, pcf8563, ...
- на модуле либо не было подтягивающих резисторов к линиям SDA/SCL, либо их можно было легко отключить джамперами.
Обычно в одноплатнике на линии i2c уже есть подтягивающие резисторы к 3.3V, поэтому в модуле часов подтягивающие резисторы не нужны.
Нужно быть осторожными с готовыми модулями для Arduino на микросхеме DS1307. Они могут соблазнять дешевизной и изобилием предложений. Сама по себе микросхема DS1307 питается от 5 вольт, но общается с одноплатником по шине I2C сигналами с уровнем 30%VDD (Low) и 70%VDD (High), т.е. не больше 3.5V. Таким образом, ее можно безболезненно подключать к выводам, не толерантным к 5V. Но! на плате модуля для Arduino могут быть распаяны подтягивающие резисторы (4K7) к 5V. Через них 5V придет на входы SoC одноплатника. Обычно это не смертельно. Резисторы 4K7 ограничивают ток до 10мА, плюс в SoC на входах может быть встроенная защита от перенапряжения. Но это нештатный режим, ведущий со временем к деградации чипа. [1] Это как в дешевых светодиодных лампочках недобросовестные производители делают из 7W 10W, повышая напряжение на светодиодах, что резко сокращает срок их службы. Поэтому для постоянного подключения к одноплатнику такой модуль нужно доработать, выпаяв из него подтягивающие резисторы.
Пример доработки модуля TinyRTC для Arduino:
Подключение i2c rtc clock
В ядре поддерживаются практически все популярные микросхемы i2c rtc clock. Однако их настройка требует некоторых телодвижений.
тестирование подключения i2c rtc clock
К примеру, рассмотрим пробное подключение модуля с микросхемой часов pcf8563 к шине i2c №1 (/dev/i2c-1).
# i2cdetect -y 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f 00: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 50: -- 51 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 70: -- -- -- -- -- -- -- --
Видим, что устройство доступно на шине №1 (опция -y 1) с адресом 0x51. Выполняем команду
# echo pcf8563 0x51 > /sys/class/i2c-adapter/i2c-1/new_device
после чего появится устройство /dev/rtc0.
- dmesg | grep rtc
[ 18.259456] rtc-pcf8563 1-0051: registered as rtc0
# i2cdetect -y 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f 00: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 50: -- UU -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 70: -- -- -- -- -- -- -- --
теперь i2cdetect по адресу 0x51 показывет UU, что означает, что данное устройство открыто ядром и недоступно пользователю.
Для практически любого модуля часов указания по тестовому подключению можно легко найти в интернет.
Настройка системы для i2c rtc clock
Тонкость настройки системы для i2c rtc clock в том, чтобы при загрузке подключить часы и выставить время как можно раньше, чтобы получить правильное время в логах и отсутствие странного в /etc/adjtime.
В идеале, ядро должно увидеть часы прямо при старте ядра. Этот идеал достижим с помощью механизма Device Tree и Device Tree Overlay.
В отсутствие BIOS/UEFI механизм Device_Tree позволяет использовать одно и то же универсальное ядро, подгружая ему загрузчиком файл .dtb (Device Tree Binary) с описанием устройств конкретной платы. Более того, в Device_Tree есть возможность менять конфигурацию платы с помощью механизма Device Tree Overlay. Варианты конфигурации можно скомпилировать в файлы .dtbo и загрузчик u-boot при загрузке объединит файл .dtb с файлами .dtbo и получит текущую конфигурацию платы, которую передаст ядру. Device Tree можно условно сравнить с BIOS, а Overlays - с меню настроек BIOS.
В Raspbian имеется огромный набор оверлеев под различную GPIO периферию. для указанного выше модуля rtc в Raspbian достаточно добавить в /boot/config.txt
dtoverlay=i2c-rtc,pcf8563
и система загрузится как на машине со встроенными часами. кроме как в загрузчик, собственно в систему никаких настроек вносить не надо. К сожалению, это все богатство пока не входит в vanilla kernel, и сам механизм Device_Tree еще в разработке[2].
Таким образом, в ALT файл оверлея придется откуда-то взять, адаптировать при необходимости, оттранслировать в .dtbo. Далее, в ALT конфигурации загрузчика не предусмотрена поддержка оверлеев, надо смотреть, как сделано, например, в armbian[3].
Поэтому сейчас в ALT, к сожалению, проще править настройки. достаточно написать обработчики событий появления устройств i2c и rtc. казалось бы, для модуля из примера выше достаточно
KERNEL=="i2c-1", SUBSYSTEM=="i2c-dev", ACTION=="add", RUN+="/bin/sh -c 'echo pcf8563 0x51 > /sys/class/i2c-adapter/i2c-1/new_device'" KERNEL=="rtc0", SUBSYSTEM=="rtc", ACTION=="add", RUN+="/sbin/hwclock -s --utc -f /dev/rtc0"
но udev запускает скрипты без CAP_SYS_TIME, пришлось hwclock выносить в systemd service:
$ cat /etc/udev/rules.d/10-i2c-rtc.rules KERNEL=="i2c-1", SUBSYSTEM=="i2c-dev", ACTION=="add", RUN+="/bin/sh -c 'echo pcf8563 0x51 > /sys/class/i2c-adapter/i2c-1/new_device'" KERNEL=="rtc0", SUBSYSTEM=="rtc", SUBSYSTEMS=="i2c", TAG+="systemd", ENV{SYSTEMD_WANTS}="i2c-rtc-hwclock.service"
$ cat /etc/systemd/system/i2c-rtc-hwclock.service [Install] RequiresMountsFor=/usr/share/zoneinfo [Unit] Description=Set system time from i2c hardware real time clock CapabilityBoundingSet=CAP_SYS_TIME Before=time-set.target getty.target chrony.service ntpd.service systemd-timedated.service WantedBy=time-set.target getty.target chrony.service ntpd.service systemd-timedated.service [Service] Type=oneshot ExecStart=/sbin/hwclock -s --utc
С такими настройками время выставляется на раннем этапе загрузки.
модуль TFT LCD (с тачскрином)
Представляет собой плату, на которой распаян TFT экран, опционально с тачскрином (тогда на плате также распаян контроллер тачскрина) и, возможно, другой периферией: кнопками, слотом для SD карты и т.д. Для подключения к микроконтроллеру на плате есть одинарная/двойная гребенка (PLS/PLD) либо PBD (для подключения к гребенке). Популярные разьемы подключения рассчитаны на Arduino Uno, Arduino Mega, Raspberry Pi, отладочные платы для микроконтроллеров STM32.
TFT экран, подключаемый к GPIO, не является альтернативой нормальному монитору, подключаемому через HDMI. Как монитор, он имеет такие недостатки, как
- (обычно) низкое разрешение (320x240, 480x320)
- в отсутствие eeprom цветовой профиль взять негде,
поэтому скорее всего по умолчанию будут искаженные цвета, и гамма-коррекцию нужно будет подбирать вручную;
- (обычно) невысокий fps.
- (обычно) драйвер фреймбуфера более кривой и глючный, чем для VideoCore.
Это нишевое решение для панели отображения состояния/управления. Достоинства:
- компактность
- низкая цена - если не подошло, не жалко выбросить
- бонусом обычно идет touchscreen.
- простота вывода изображения.
не нужно явно программировать вывод состояния на экран. драйвер ядра дает фреймбуфер /dev/fb1, на нем запускаются обычный X (или Wayland), с драйвером fbturbo, под которыми запускается обычное linux приложение.
TFT panel
Поддержка оборудования. Драйвер fbtft входит в ядро еще с версии 3.35. При правильной настройке позволяет подключать достаточно большое число tft панелей с Display Bus Interface (DBI), подключаемый по интерфейсам
- SPI (четыре управляющих сигнала)
- Motorola 6800 (четыре управляющих сигнала и параллельная шина данных шириной 8/16 бит)
- Intel 8080 (четыре управляющих сигнала и параллельная шина данных шириной 8/16 бит)
контроллер tft панели может поддерживать несколько интерфейсов, но на плате tft модуля будет выведен обычно только 1 из них.
На платах форм-фактора RaspberryPi для последних двух интерфейсов не получится задействовать DMA (требуется 2 полных 8-битных порта ввода-вывода, разведенных на разъемы). Плату tft модуля с параллельной шиной данных придется подключать в режиме GPIO (bitbang, программно выставлять биты на каждый пин gpio по отдельности, что не добавляет скорости работы). соответствие пинов и битов задается опцией fbtft, к примеру
gpios=reset:17,dc:2,wr:3,cs:27,db00:21,db01:20,db02:16,db03:12,db04:1,db05:7,db06:8,db07:25,db08:26,db09:19,db10:13,db11:6,db12:5,db13:0,db14:11,db15:9
Поэтому для форм-фактора RaspberryPi оптимальным является подключение по шине SPI (для небольших разрешений, 320x240 и меньше). Большие разрешения упираются в пропускную способность SPI (на 480x320 на стандартной частоте работы SPI было 4fps, разгон SPI дал 7+fps).
Для тестирования
modprobe fbtft <options>
создаст устройство /dev/fb1.
Для настройки в ALT прописываем опции fbtft в /etc/modprobe.d/
тачскрин
https://github.com/notro/fbtft/wiki/Touchpanel
Также есть модули для Raspberry Pi от Waveshare и их многочисленные китайские клоны, которые подключают экран через HDMI, а через GPIO получают питание и подключают тачскрин.
Советы начинающему пользователю по выбору железа
из дешевых вариантов:
- интерфейс подключения - SPI
- явная поддержка Raspberry Pi (продавец предоставляет настройки для fbtft, либо клон waveshare модуля)
- разрешение 320x240