2014年2月17日月曜日

raspberry pi 始めました

とりあえず お約束のLチカ(LED点滅)から。




ココを参考にC言語でプログラムを作成。

単に点滅させてもおもしろくないので、一捻り。
PWMを使ってふわっと点滅させてみたかったけど、
データシートにPWMのレジスタの説明があまりなかったので
GPIOをソフトウェア的にPWM制御


test.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/mman.h>
#include <unistd.h>

//  レジスタブロックの物理アドレス
#define PERI_BASE     0x20000000
#define GPIO_BASE     (PERI_BASE + 0x200000)
#define BLOCK_SIZE    4096
//  ピン機能(BCM2835)
#define GPIO_INPUT    0x0       //  入力
#define GPIO_OUTPUT   0x1       //  出力
#define GPIO_ALT0     0x4
#define GPIO_ALT1     0x5
#define GPIO_ALT2     0x6
#define GPIO_ALT3     0x7
#define GPIO_ALT4     0x3
#define GPIO_ALT5     0x2

/* pin番号とLEDのヒモ付 */
#define LED_PORT_NO_GREEN   17

//  gpio[n]: GPIO 関連レジスタ (volatile=最適化によって消滅させない→必ず実メモリにアクセスさせる)
static volatile unsigned int *gpio;

//  gpio_init: GPIO 初期化(最初に1度だけ呼び出すこと)
void gpio_init ()
{
    int fd;
    void *gpio_map;
    //  /dev/mem(物理メモリデバイス)を開く(sudo が必要)
    fd = open("/dev/mem", O_RDWR | O_SYNC);
    if (fd == -1) {
        printf("error: cannot open /dev/mem (gpio_setup)\n");
        exit(-1);
    }
    //  mmap で GPIO(物理メモリ)を gpio_map(仮想メモリ)に対応づける
    gpio_map = mmap(NULL, BLOCK_SIZE,
                    PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED,
                    fd, GPIO_BASE );
    if ((int) gpio_map == -1) {
        printf("error: cannot map /dev/mem on the memory (gpio_setup)\n");
        exit(-1);
    }
    //  mmap 後は不要な fd をクローズ
    close(fd);
    //  gpio[index]: 整数 uint32 の配列としてレジスタへのアクセスを確立
    gpio = (unsigned int *) gpio_map;
}
//  gpio_configure: ピン機能を設定する(ピンを使用する前に必ず設定)
//      pin : (P1) 2,3,4,7,8,9,10,11,14,15,17,18,22,23,24,25,27
//            (P5) 28,29,30,31
//      mode: GPIO_INPUT, _OUTPUT, _ALT0, _ALT1, _ALT2, _ALT3, _ALT4, _ALT5
void gpio_configure (int pin, int mode)
{
    int index;
    unsigned int mask;

    //  ピン番号チェック
    if (pin < 0 || pin > 31) {
        printf("error: pin number out of range (gpio_configure)\n");
        exit(-1);
    }
    //  レジスタ番号(index)と3ビットマスクを生成
    index = pin / 10;
    mask = ~(0x7 << ((pin % 10) * 3));
    //  GPFSEL0/1 の該当する FSEL (3bit) のみを書き換え
    gpio[index] = (gpio[index] & mask) | ((mode & 0x7) << ((pin % 10) * 3));
}

//  gpio_set/clear: ピンをセット (3.3V),クリア (0V)
void gpio_set (int pin)
{
    //  ピン番号チェック(スピードを追求するなら省略してもよい)
    if (pin < 0 || pin > 31) {
        printf("error: pin number out of range (gpio_set)\n");
        exit(-1);
    }
    //  ピンに1を出力(3.3V 出力)
    gpio[7] = 0x1 << pin;   //  GPSET0
}
void gpio_clear (int pin)
{
    //  ピン番号チェック(スピードを追求するなら省略してもよい)
    if (pin < 0 || pin > 31) {
        printf("error: pin number out of range (gpio_clear)\n");
        exit(-1);
    }
    //  ピンに0を出力(0V 出力)
    gpio[10] = 0x1 << pin;  //  GPCLR0
}
int main ()
{
    unsigned long int OffTime;
    unsigned long int OnTime;
    unsigned long int BaseTime;
    signed long int i;

    gpio_init();  /* アドレス空間を周辺ペリフェラルのアドレスにマッピング */

    gpio_configure(LED_PORT_NO_GREEN, GPIO_OUTPUT); /* ポート動作モードを設定 */

    BaseTime = 100;

    while (1) {
        /*
        段階的にDuty比を変える
        usleep()はus単位のウエイトなので
        1周期は 10000us = 10ms = 100Hz周期で制御
        */
        
        /* 消灯→点灯 */
        for( i = 0; i <= 100 ; i=i+1 ){
            gpio_set(LED_PORT_NO_GREEN);
            OnTime = i*BaseTime;
            usleep(OnTime);

            gpio_clear(LED_PORT_NO_GREEN);
            OffTime = (100 - i)*BaseTime;
            usleep(OffTime);

        }
        /* 点灯→ 消灯 */
        for(i = 100; i >= 0 ; i=i-1 ){
            gpio_set(LED_PORT_NO_GREEN);
            OnTime = i*BaseTime;
            usleep(OnTime);

            gpio_clear(LED_PORT_NO_GREEN);
            OffTime = (100 - i)*BaseTime;
            usleep(OffTime);
        }
    }
    return 0;
}

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