e-tipsmemo

ごった煮

zybo 割り込み③ device driver編


e-tipsmemo.hatenablog.com


の続き。デバイスドライバは書いたことがなかったので備忘録として
参考資料たち。

Introduction to Linux Device Drivers - Part 1 The Basics

Introduction to Linux Device Drivers - Part 2 Platform and Character Drivers


どうやらデバイスドライバには種類があって

キャラクタ、ブロックなど。

動画ではキャラクタドライバについて解説していて、

/devや/class以下にデバイスに対応するディスクリプタを作成。

ユーザープログラムからは、それをopen, write, read...などしてデバイスと情報をやり取りする。

デバイスドライバで書くものは、そのopenやwrite, read...が呼ばれたときの動作。(という感じらしい。)

今回はまだそこまで作り込まないで
純粋にデバイスドライバの最初の処理と、割り込みハンドラだけを入れて動作を確認する。

platform device API

The platform device API [LWN.net]
これを利用する。

Makefile

ZYBO-Embedded_Linux_Hands-on_Tutorial.pdf
のp28
Makefileが乗っている。

P_DIR := $(shell pwd)
obj-m :=  mysw.o
 
all:
	make -C ../../Linux-Digilent-Dev/ M=$(P_DIR) modules
 
clean:
	make -C ../../Linux-Digilent-Dev/ M=$(P_DIR) clean

Man page of MAKE

`-C dir, --directory=dir
makefile を読み込むなどの動作の前に、ディレクトリ dir に移動する。複数の -C オプションが指定されている場合、それぞれは前の指定に対する相対パスと解 釈される。例えば、 -C / -C etc は -C /etc と同じ意味である。このオプションは通常、 make を再帰的に呼び出す時に使われる。

本体コード
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <asm/uaccess.h>    /* Needed for copy_from_user */
#include <asm/io.h>         /* Needed for IO Read/Write Functions */
#include <linux/proc_fs.h>  /* Needed for Proc File System Functions */
#include <linux/seq_file.h> /* Needed for Sequence File Operations */
#include <linux/platform_device.h>  /* Needed for Platform Driver Functions */
#include <linux/slab.h> /* Needed for kmalloc and kfree */
#include <linux/interrupt.h>

#define DRIVER_NAME "mySw"
#define DEVICE_NAME "mySW_hoge"

struct resource *res;
int irq;
unsigned long remap_size;

static irqreturn_t mysw_isr(int irq, void *dev_id)
{
	printk("interrupt occured %d\n", irq);
	return IRQ_HANDLED;
}

static int simple_probe(struct platform_device *pdev)
{
	struct resource *irq_res;

	printk(KERN_ALERT "probe\n");
	res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0);
	if(!res)
	{
		dev_err(&pdev->dev, "cant get mem resource\n");
		return -ENODEV;
	}

	remap_size = res->end - res->start + 1;
	
	printk(KERN_INFO"name:%s\n", res->name);
	printk(KERN_INFO"start:0x%08lx\n",(unsigned long)res->start);
	printk(KERN_INFO"size:0x%08lx\n",(unsigned long)remap_size);

	//irq = platform_get_irq(pdev, 0);
	irq_res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_IRQ, 0);
	if(!irq_res)
	{
		dev_err(&pdev->dev, "cant get irq resource\n");
		return -ENODEV;
	}

	irq = irq_res->start;

	if(irq < 0)
	{
		dev_err(&pdev->dev, "cant get irq resource\n");
		return -ENODEV;
	}

	printk(KERN_INFO"irq_num:%d\n", irq);

	if(request_irq(irq, mysw_isr, IRQF_TRIGGER_RISING, DEVICE_NAME, NULL))
	{
		printk(KERN_ERR"fail to request irq %d\n", irq);
		return -EIO;
	}
	else
	{
		printk(KERN_INFO"registered IRQ %d\n", irq);
	}

	return 0;

}

static int simple_remove(struct platform_device *pdev)
{
	free_irq(irq, NULL);
	printk(KERN_ALERT "removed\n");
	return 0;
}

static const struct of_device_id simple_of_match[] = {
     {.compatible = "xlnx,mySw-1.0"},
     {},
};

MODULE_DEVICE_TABLE(of, simple_of_match);

static struct platform_driver simple_driver = {
	.driver = {
	.name = DRIVER_NAME,
	.owner = THIS_MODULE,
	.of_match_table = simple_of_match,
	},
	.probe = simple_probe,
	.remove = simple_remove,
};

module_platform_driver(simple_driver);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("HOGE.");
MODULE_DESCRIPTION(DRIVER_NAME ": MYLED driver (Simple Version)");
MODULE_ALIAS(DRIVER_NAME);

最初に実行されるのはinsmodされたときに
module_platform_driver();
のマクロによって展開された__init ~~~ ()という関数

Linux/include/linux/platform_device.h - Linux Cross Reference - Free Electrons

227 #define module_platform_driver(__platform_driver) \
228 module_driver(__platform_driver, platform_driver_register, \
229 platform_driver_unregister)

Linux/include/linux/device.h - Linux Cross Reference - Free Electrons

1458 #define module_driver(__driver, __register, __unregister, ...) \
1459 static int __init __driver##_init(void) \
1460 { \
1461 return __register(&(__driver) , ##__VA_ARGS__); \
1462 } \
1463 module_init(__driver##_init); \
1464 static void __exit __driver##_exit(void) \
1465 { \
1466 __unregister(&(__driver) , ##__VA_ARGS__); \
1467 } \
1468

initでやらせたい処理もないので、
module_platform_driver(simple_driver);を使う。

(もし別々に書く必要があるなら
手動で module_init()マクロを使って
initする関数の中で個別にplatform_driver_registerやplatform_device_register_simpleなどを呼ぶ必要があり、
exitの前にplatform_driver_unregisterなどをする。
Linux Kernel: How do the probe function of Device Driver gets called? - Quora)
今回は深追いしない。

static const struct of_device_id simple_of_match[] = {
     {.compatible = "xlnx,mySw-1.0"},
     {},
};

MODULE_DEVICE_TABLE(of, simple_of_match);

が重要で.compatibleにはdevicetreeで自作したデバイスの定義内に入れたcompatibleプロパティと同じ。

insmod hoge.koをしたあとは(__init~~が呼ばれて色々あったあとに)デバイスが見つかったらprobeが呼ばれる。

なのでsimple_probe関数内で
バイスのリソースを取得し、
割り込み番号から割り込みハンドラを登録する。

次はまとめ

zybo 割り込み② SDK, devicetree編

前回の続き
e-tipsmemo.hatenablog.com

SDK

VivadoでBitstreamがでたら。
File->Export Hardwareでhdfファイルを出力する。(Include bitstreamにチェックをいれる。)
File->Launch SDK

SDKの準備

Xilinx Wiki - Build Device Tree Blob

google:xilinx sdk device tree generator
あたりを参考にし、device treeを自動生成するツールを入れていおく。

Device Treeとその編集

File->New->Board Support Package
f:id:katakanan:20170409013859p:plain
にて、device_treeを選択してFinish

Overview->device_treeのbootargsに
console=ttyPS0,115200 root=/dev/ram rw earlyprintk rootwait devtmpfs.mount=1 earlycon earlycon earlycon
を入力。
(デフォルトのドライバの設定などもできるらしい?)
「OK」で必要なDeviceTreeが分割された状態で生成される。

Interruptの関係のプロパティは自動で入れてくれないので、自分て追記する。
zynq-7000.dtsiをみると、割り込みのコントローラーである
cortex-a9-gicが、intc: interrupt-controller@f8f01000となっている。
pl.dtsiの自分の追加した割り込み信号を発生するロジックのモジュール内に以下の文言を入れる。

interrupt-parent = <&intc>;
interrupts = <0 29 4>;

f:id:katakanan:20170409015147p:plain

devicetreeについては
Device Tree Usage - eLinux.org
など
interruptのプロパティの数字については
Solved: IRQF2P Interupt not being seen in driver when movi... - Community Forums
より、

For interrupts = < 0 29 4 >, 0 is defining it as a SPI ( general purpose ) interrupt, 29 is the LSB of IRQ_F2P ( TRM says 61, subtract 32 ), and 4 is level-high triggered.

(割り込み番号は29から順番?
次に割り込みのデバイスを入れたら30になると..)

このdtsをコンパイルし、dtbを作成する。

dtc -I dts -O dtb -o devicetree.dtb system-top.dts
FSBL, uImage, uramdisk.image.gz

digilentGithubリポジトリをcloneして
Linuxをビルド。
uImageを作成。
u-boot.elfを同様にして作成する。

一方SDKでは
File->New->Application Project
nameをfsblにしてnext。
Zynq FSBLを選択してFinish
FSBLがビルドされてfsbl.elfができていたら
プロジェクトを右クリックしてCreate Boot Image
Addで最後のパーティションにu-boot.elfを追加する。
Create Boot ImageでBoot.binが作られる。

uramdisk.image.gzはzedboardかどこかの別のプロジェクトに入っていたものを持ってきた。

(ramdiskを編集したいときはイメージをマウントする必要があるので
Bash On windowsだけではできなかった。。。)

  • boot.bin
  • devicetree.dtb
  • uramdisk.image.gz
  • uImage

これらが最低限必要なもの。

次はデバイスドライバ

zybo 割り込み① PS,PL設定編

zyboというFPGAの入ったARMコアのSocが乗っかっている評価基板を買った。
CPUとFPGAを組み合わせた動作のために、
まずは、FPGAからARM側への割り込みを試してみる。
その過程で知ったこと、使ったサイトのメモ。

全体を通して参考になるページ
http://yuki-sato.com/wordpress/fpga/?q=%2Fcategory%2F%E9%9B%BB%E5%AD%90%E5%B7%A5%E4%BD%9C%2Ffpga%2F

必要なもの

Vivado
Zybo

PSの設定

VivadoでFPGA側の回路をつくる。
いろいろなチュートリアルを見ると、基本的にはBlock Design上でHDLのブロックなりIPなりを追加、接続していく。
IP Catelogからzynqを追加して必要設定を行う。
PS-PL Configuration

  • S AXI GP0 Interface

Peripheral I/O Phins

 (SD0でCard Detectをチェックして47番pinに設定しないとLinuxがブートしない。)

  • UART1
  • I2C 0


Interrupts
IRQ_F2P

Clock Configurationで周辺の回路に沿うように設定する。
ZyboだとPSの入力周波数は50MHzになっている。
Zybo Reference Manual [Reference.Digilentinc]
12 Clock Source

Processor/Memory/Clocksで、CPUの周波数を650MHzとDDRを525MHzにする。
IO Peripheral ClocksでSDIOを50MHzにする。
PL Fabric ClocksFLCK_CLK0を有効にして100MHzを出力するようにする。

DDR ConfigurationでMemory TypeはMT41K128M16 JT-125にする。
(実装されているDDR3の名前は違っているがコレでいいらしい)

(これは個人的な備忘録なのでバージョンが変わったりなどしたらDigilentのプロジェクトを真似したほうが確実かもしれない)

PLの構成

画像内のようにスイッチやLEDを接続するAXI LiteのIPコアを作った。
f:id:katakanan:20170409010345p:plain
LEDの一つはスイッチの割り込み出力へつなげた。

xlconcatで幾つかの割り込みを束ねてIRQ_F2Pへつなげる。
(今回は一つ)
これで適切にスイッチとLEDのポートを設定した後、bitstreamを出す。

次はSDK

KiCADのBOMとExcel

KiCADからBOMを出して部品の個数を数えたいときに、
毎回Excelの使い方を調べている気がするのでメモ

BOMを出す

KiCADのBOM機能とプラグイン

重複を除く

CSVをxlsxとかで保存
部品の値と、フットプリントの文字列を&でつなげてそれを
データ→並べ替えとフィルター→詳細設定で
f:id:katakanan:20170218010703p:plain 以上のようにする。

リスト範囲はつなげた文字列の範囲
抽出範囲は出力結果を起きたい先頭のセル
重複するレコードは無視するに☑

数える

=COUNTIF([文字列のリスト],[重複を除いた文字列のうち1つ])

でカウント

値の記法が一致しないと別の部品だと思われるけども。

Windowsでシンボリックリンクをつくってインストール

CドライブをSSDにしてWindows本体を入れたのはいいが容量がそんなに多くないので

MusicとかMovieとかDesktopとかをDドライブに移した。

もちろんProgram Files以下にインストールされるソフトウェアもD:\Program Files\以下にそうしたい。

 

大抵はインストールウィザードでインストール先を決められるけれども

そうではないひどいソフトウェアもあるもので(Officeとかそうだった)シンボリックリンクでなんとかインストールさせる。

(動作保証はできないがなんとか動いているようだ)

 

①インストールするソフトウェアがC:\Program Files以下に作るフォルダ名と同じ名前のフォルダを

D:\Program File\に作っておく。

このフォルダ名を"hoge"とする。

 

②cmdを管理者権限で起動して

mklink /d "C:\Program Files\hoge" "D:\Program Files\hoge"

とする。

"C:\Program Files\hoge”が残っていると失敗する。

 

ショートカットのアイコンのようになればOKで

そのままの状態でソフトウェアのインストールを開始する。

(すでにあるフォルダを消すような変なアプリケーションでなければ/hoge以下にインストールし始めるので実際には"D:\Program Files\hoge"にインストールされることになる)

KiCAD 4.0.1で等長配線・ミアンダ配線をする。(単線)

今作っている基板に必要なのかは分からないが

等長配線・ミアンダ配線の方法のメモといっても

以下の動画を日本語に起こしたもの

www.youtube.com

Trace Length Matching

 

前提として回路図を書いてフットプリントの割当をしてある状態にする。

①表示→OpenGL Modeにする。

②普通に配線する

③配線→配線長の調整

f:id:katakanan:20161228002654p:plain

④ターゲット長・ミアンダ配線の振幅、間隔を設定する。

 幅はクリアランスの三倍ぐらいとるのが良いらしいとググるとヒットする。

 

⑤配線を選択して右クリックすると振幅・間隔を調節するメニューがでる。

 数字の1, 2, 3, 4でもできるので、その場に表示された長さを目的にそれらを連打して 調節する。

⑥必要な配線分だけ繰り返す。

 すごく簡単にできる。

 

おそらく全部の線を引いてからこの作業を行うのが普通?

コレくらいの機能は最近のCADでは普通のことなんだろう。差動等長配線も同じ要領で行けるがP/N配線の長さの差をあとから調節する工程が入るようだ。

HDLを書き始めたときに使った本・物たち

最近FPGAがあついらしいので昔(今もだけど)買った学習の際に有用であると思われるものをリストしておこうと思う。

 

Verilog HDL & VHDL テストベンチ

Verilog HDL&VHDLテストベンチ記述の初歩 (DESIGN WAVE MOOK)

Verilog HDL&VHDLテストベンチ記述の初歩 (DESIGN WAVE MOOK)

 

 VHDLVerilogもImplementする前にiSimやModelSimで動作レベルでのシミュレーションをする。

そのためにテストベンチを書く必要があるが、それはmainのモジュールと同じHDLで書くのだが少しだけ文法が違ったりする。(実際のハードウェアには落とし込めない構文などがある)

その時に参考にした。

Verilogの記述もあるのでVHDLとの対応を考えることもできるかもしれない。

 

・CPUの創り方

CPUの創りかた

CPUの創りかた

 

 これをHDLで組んでみるのは目標がないときはいいかもしれない。

外部回路にスイッチとLEDぐらいしか必要としないので、高い評価ボードでなくても試せるのがよい。

実際に回路を組んでみるのもいいかもしれない。

 

・Papilio Pro LX9

Gadget Factory Papilio Pro LX9 【Papilio Pro】
 

 作ったプログラムを実際に書き込んだデバイ

円高の時は8800円ぐらいだった。

でかい評価ボードは高かったのでこっちを用いていた。秋葉原の某月で買うともう少し安い。

 

ほかにもいろいろあった気がするけども忘れてしまったので思い出したら書き出す。