【轉】 使用Beaglebone Black的PRU（三）——實現高達100MHz的GPIO輸出

友情提示：請先按照本系列（一）（二）的說明安裝PRU工具並跑通hello world再繼續按本文操作。

PRU操作GPIO有很多種方式，本系列之（二）中的是一種，但最快速的方式是通過直接“寫”r30和“讀”r31這兩個寄存器的相應位來操作對應的IO口：比如將r30的第14位置1就會把P8.12這個引腳置成高電平，很簡單吧？要注意PRU中的r30寄存器對應的管腳只能輸出，r31寄存器對應的管腳只能輸入。

第一步：寫dts文件配置引腳功能

我們知道BBB每個引腳都有很多個功能（PINMUX）。要想用上述方式操作某個引腳，必須首先配置該引腳為相應的功能。引腳的功能需要查閱自帶手冊的“Expansion Header P8/9 Pinout”這兩個圖表。配置引腳功能目前沒有別的辦法，只能通過編寫device tree文件來實現。

還以P8.12這個引腳為例，查表得它的偏移地址是0x30。它的第6個功能pr1_pru0_pru_r30_14是我們想要的，所以我們就需要把引腳功能配置成0x06。另外BBB默認是禁用PRU的，所以還需要在dts中開啟PRU。

對應的dts文件如下：

 

/dts-v1/;
/plugin/;

/ {
compatible = "ti,beaglebone", "ti,beaglebone-black";

/* identification */
part-number = "BB-BONE-PRU";
version = "00A0";

exclusive-use =
"P8.12";

fragment@0 {
    target = <&am33xx_pinmux>;
    __overlay__ {
        mygpio: pinmux_mygpio{
        pinctrl-single,pins = <
            0x30 0x06
            >;
    };
    };
};

fragment@1 {
    target = <&ocp>;
    __overlay__ {
        test_helper: helper {
        compatible = "bone-pinmux-helper";
        pinctrl-names = "default";
        pinctrl-0 = <&mygpio>;
        status = "okay";
    };
    };
};

fragment@2{
    target = <&pruss>;
    __overlay__ {
        status = "okay";
    };
    };
};

寫完以后用命令

 

dtc -@ -O dtb -o BB-BONE-PRU-00A0.dtbo BB-BONE-PRU-00A0.dts

生成dtbo文件，然后拷貝到 /lib/firmare目錄中。

 

 

第二步：編寫linux中運行的C程序

 

跟本系列之（二）一樣，就不贅述了。代碼如下：

#include <stdio.h>
#include <prussdrv.h>
#include <pruss_intc_mapping.h>

#define PRU_NUM 0

int main (void)
{
    unsigned int ret;
    tpruss_intc_initdata pruss_intc_initdata = PRUSS_INTC_INITDATA;

    prussdrv_init ();//Initialize the PRU
    if (prussdrv_open(PRU_EVTOUT_0))//Open PRU Interrupt
    {
        printf("prussdrv_open open failed\n");
        return (-1);
    }
    prussdrv_pruintc_init(&pruss_intc_initdata);
    prussdrv_exec_program (PRU_NUM, "./prucode.bin");//Execute example on PRU
    prussdrv_pru_wait_event (PRU_EVTOUT_0);//Waiting for this instruction: MOV r31.b0, PRU0_ARM_INTERRUPT+16
    prussdrv_pru_clear_event (PRU_EVTOUT_0, PRU0_ARM_INTERRUPT);
    prussdrv_pru_disable (PRU_NUM);//Disable PRU and close memory mapping
    prussdrv_exit ();

    return(0);
}

寫完之后編譯一下，按照本系列前文的方法：

gcc mytest.c -lpthread -lprussdrv -o mytest

第三步：編寫在PRU中運行的匯編程序

 

這個例子實際上比點亮BBB上的led還好理解：

.origin 0
.entrypoint START

//Refer to this mapping in the file - \prussdrv\include\pruss_intc_mapping.h
#define PRU0_ARM_INTERRUPT      19
#define CONST_PRUCFG            C4

START:
    // Enable OCP master port
    LBCO      r0, CONST_PRUCFG, 4, 4
    CLR       r0, r0, 4         // Clear SYSCFG[STANDBY_INIT] to enable OCP master port
    SBCO      r0, CONST_PRUCFG, 4, 4

    MOV r1, 10000000
LOOP1:

    SET r30.t14 //set P8.12

    MOV r0, 250
DELAY1:
    SUB r0, r0, 1
    QBNE DELAY1, r0, 0

    CLR r30.t14 //clear P8.12

    MOV r0, 250
DELAY2:
    SUB r0, r0, 1
    QBNE DELAY2, r0, 0

    SUB r1, r1, 1
    QBNE LOOP1, r1, 0


    // Send notification to Host for program completion
    MOV       r31.b0, PRU0_ARM_INTERRUPT+16

    // Halt the processor
    HALT

寫好后編譯一下：

pasm -b prucode.p

 

代碼中 SET r30.t14 和 CLR r30.t14 這兩句分別將P8.12管腳置成高電平和低電平。在它們后面各放了一段循環延時的程序。因為PRU的主頻是200MHz，每條指令執行時間是固定的1/200000000秒。因此通過恰當地設置延時循環的次數，可以精確控制高低電平的時間。比如在本代碼中高低電平各自持續了250*2/200M秒（乘2是因為每次循環都有“減一”和“判斷結束”兩個指令），即產生了周期為200KHz的方波。經過示波器驗證十分精確……

 

 

第四步：執行程序

 

首先記得加載dtbo文件，配置引腳功能：

echo BB-BONE-PRU > $SLOTS

然后就可以運行程序了：

./mytest

 

……好吧，其實這個例子顯然並不會剛好輸出200KHz的方波。是因為 SET r30.t14 和 CLR r30.t14 這兩句以及大循環的減一和判斷結束指令也占用了時間。