BeagleBone のバックアップ(No.13)

目次 †

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概要 †

BeagleBone
- Linuxが搭載可能
- Linuxから高速にAD入出力が可能（アナログ出力はPWM）
- USBホストあり
OriginalとBlackの違い
- BeagleBoneとBeagleBoneBlack?がある．
- Originalは全てのピンが使えるが，BlackはHDMIとeMMC supportで予約されているピンがある．
- Beagle Bone Blackは内部のフラッシュにOSが入っているが，Beagle Boneはいっていない．SDからのみ．

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導入 †

OSインストール
- OSはここのAngstrom for BeagleBoneをdd?コマンドでSDカードに書き込み
シリアル設定
- Macでは，Getting Startedが使えない．screen?コマンドが使える→sudo screen /dev/tty.usbserial-hogehogeB 115200 @ Bの方
- Ubuntuでは，Getting Startedが使えない．screen?コマンドが使える→sudo screen /dev/ttyACM0 115200
- Windows8では，Getting Started参照．

固定IP設定

シリアルでBeagleBoneのターミナルに入る．

conmannによるネットワーク設定（/etc/network/interfacesでは設定不能なので注意．connmanを利用した特殊なネットワーク形式を採用している）

ls /var/lib/conmann/ #ethernet_xxxxxxxxxxx_cableをメモ
/usr/lib/connman/test/set-ipv4-method ethernet_xxxxxxxxxxx_cable manual 192.168.149.25 255.255.255.0 192.168.149.254 # アドレス，ネットワークマスク，ゲートウェイの順番
/usr/lib/connman/test/set-nameservers ethernet_xxxxxxxxxxx_cable 8.8.8.8 8.8.4.4 # nameserverが複数あれば列挙

udhcpdによるネットワーク設定（conmannがない場合は、こっちが動いている。）

ホストのネットワーク設定
- BeagleBoneのネットワークアドレスに属するIPを設定
- sshでログインできることを確認
```
ssh root@192.168.148.25
```

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ログイン †

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Serial †

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Windows †

Tera Termをインストール
シリアル→OK→設定→シリアルポート→ '115200' Bits per second, '8' Data bits, 'None' Parity, '1' Stop Bits, 'None' Flow control and press

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Mac 10.9.4 †

sudo screen /dev/tty.usbserial-TIVAYAS4B 115200 # Bの方．

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Ethernet †

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Windows †

固定IPの設定
- BeagleBoneに設定したネットワークマスクを共有するIPアドレスを設定する（BeagleBoneが192.168.149.25でマスクが255.255.255.255なら、192.168.149.1など）
Tera Term→TCP/IP→ホスト：192.168.149.25→OK→ユーザ名root→OK

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Mac 10.9.4 †

ネットワーク設定→追加（＋ボタン）→設定→BeagleBoneに設定したネットワークマスクを共有するIPアドレスを設定する（BeagleBoneが192.168.149.25でマスクが255.255.255.255なら、192.168.149.1など）
Terminalでssh root@192.168.149.25

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参考：screenコマンド †

終了：終わったら"[Ctr]+[a], [Ctr]+[\]"でQuit & Kill
デタッチ：[Ctr]+[a], [Ctr]+[d]
スクリーン一覧：screen -ls
再生：screen -r id（screen -r 12345など）

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参考 †

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ピンアサイン †

BeagleBone
- GPIO: P8_3-P8_46とP9_11-P9_31とP9_41-P9_42
- AIN: P9_33とP9_35-40
- データシート（55ページらへん）

より詳細な表
- P8
- P9

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GPIO †

GPIO0-GPIO3までのモジュールがある．
- どのモジュールの何ビット目がGPIOかは，データシート55ページのMode7で見てとれる．（gpio3[17]なら，GPIO3の17bit目．）
- モジュールのそれぞれに先頭アドレスがある．
```
#define GPIO0_BASE 0x44E07000
#define GPIO1_BASE 0x4804C000
#define GPIO2_BASE 0x481AC000
#define GPIO3_BASE 0x481AE000

#define GPIO_SIZE  0x00000FFF
```
- 先頭アドレスに以下のbitを足したアドレスから，重要な3つのアドレス空間がある
```
#define GPIO_OE 0x134 // PINのInputかOutputかを設定
#define GPIO_SETDATAOUT 0x194 // このアドレスのbitに1を代入することで，PinをHIGHにする．
#define GPIO_CLEARDATAOUT 0x190 // このアドレスのbitに1を代入することで，PinをLOWにする．
```
- OEの設定
  - n bit目のピンは，*gpio_oe_addr & (1<<n)が，0なら出力で1なら入力
- STARTDATAOUTとCLEARDATAOUTの設定
  - *gpio_setdataout_addr &= (1 << n);
  - *gpio_cleardataout_addr &= (1 << n);

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リアルタイムOSの導入について †

yonekenさんのページ

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APIの使い方 †

°サンプルプログラム

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LEDチカチカ（OnBoard?） †

いちいちCloseしないと反映されなかった．

#include <iostream>
#include <stdio.h>
using namespace std;

int main() {
	FILE *LEDHandle = NULL;
	const char *LEDBrightness = "/sys/class/leds/beaglebone::usr3/brightness";

	for (int i = 0; i < 10; i++) {
		if (( LEDHandle = fopen( LEDBrightness, "r+")) != NULL ) {
			fwrite("1", sizeof(char), 1, LEDHandle);
			fclose(LEDHandle);
		}
		sleep(1); 
		if (( LEDHandle = fopen( LEDBrightness, "r+")) != NULL ) {
			fwrite("0", sizeof(char), 1, LEDHandle);
			fclose(LEDHandle);
		}
		sleep(1); 
	}
	return 0;
}

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指令 †

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User LEDs †

トリガー確認
- UserLEDは，CPUやメモリカードアクセスによってトリガーされて光る
- 信号によってトリガーされるかは，catで確認できる．
```
cat /sys/class/leds/beaglebone::usr[数字]/trigger
```
トリガー設定
- 例えばトリガーなしでUserLEDsを自分で制御したい場合は，echoでtriggerにnoneを設定する
```
echo none > /sys/class/leds/beaglebone::usr[数字]/trigger
```
出力設定
- UserLEDsの電圧を設定する場合は，echoでbrightnessに値を設定する（0でLOW，それ以外でHIGH）
```
echo 0 > /sys/class/leds/beaglebone:green:usr0/brightness
```

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Beagle Boneのsysfsは遅い †

GPIOを1回変えるだけで，0.1msもかかる！

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libgpiommap †

ehayonさんが作ったGPIOライブラリを改変したもの
- digitalWriteとdigitalReadは，/dev/memを開くものなので，高速
- pinModeは，/sys/kernel/debug/omap_muxを開くので，低速
- 全ての関数で，/dev/memを開いていなければ開こうとする．initは必須ではないが，やらないと一番初めだけ遅くなる．

インストール方法

転送

# 親機内
git clone https://github.com/hamko/BeagleBone-GPIO
scp -r BeagleBone-GPIO-master root@beaglebone:~

コンパイルとインストール

# Beagle Board内
cd BeagleBone-GPIO
make install

サンプル

cd ~/BeagleBone-GPIO
gcc main.c -lgpiommap
./a.out #ピカピカ光る

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/dev/mem/を書き換える方法 †

一回の書き換えに，250nsくらい．
http://stackoverflow.com/questions/13124271/driving-beaglebone-gpio-through-dev-mem
- 注意点：GPIO Driverとコンフリクトする可能性．

LEDチカチカ（BeagleBoneWhite?で動作確認済み）

beaglebone_gpio.h

#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

gpiotest.c（拡張子はcでないとコンパイルできない）

#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;
}

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PRUを使う方法 †

http://mitaka1954.cocolog-nifty.com/blog/2014/03/beaglebone-blac.html

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Tips †

可変CPU速度をやめる
```
sudo cpufreq-set --min 1GHz
```

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Appendix †

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udhcpdによるネットワーク設定 †

conmannすらない場合の固定IP設定方法
network設定は以下の三つ
- /etc/network/interfaces（有線の設定、個々のネットワークに応じて設定すること）

# The loopback network interface
auto lo
iface lo inet loopback

#The primary network interface
auto eth0
allow-hotplug eth0
iface eth0 inet static
    address 192.168.149.101
    netmask 255.255.255.0
    gateway 192.168.0.4
    dns-nameservers 192.168.149.5

# Ethernet/RNDIS gadget (g_ether)
# ... or on host side, usbnet and random hwaddr
# Note on some boards, usb0 is automaticly setup with an init script
#auto usb0
iface usb0 inet static
   address 172.16.0.2
   netmask 255.240.0.0

/opt/scripts/boot/am335x_evm.sh（USB接続のDHCP初期設定と、USB接続の設定。クラスBのローカルIPを使っていなければ以下をそのまま置き換える）

if [ ! -f /etc/udhcpd.conf ] ; then
        echo "start      172.16.0.1" > /etc/udhcpd.conf
        echo "end        172.16.0.1" >> /etc/udhcpd.conf
        echo "interface  usb0" >> /etc/udhcpd.conf
        echo "max_leases 1" >> /etc/udhcpd.conf
        echo "option subnet 255.240.0.0" >> /etc/udhcpd.conf
fi
/etc/init.d/udhcpd restart

/sbin/ifconfig usb0 172.16.0.2 netmask 255.240.0.0
/usr/sbin/udhcpd -S /etc/udhcpd.conf

/etc/udhcpd.conf（USB接続のDHCP設定。クラスBのローカルIPを使っていなければ以下をそのまま置き換える）

start      172.16.0.1
end        172.16.0.1
interface  usb0
max_leases 1
option subnet 255.240.0.0

/etc/resolv.conf（有線の設定とルータの設定）

domain xx.co.jp
search xx.co.jp
nameserver 192.168.?.?

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XenomaiによるリアルタイムOS化 †

http://brunosmartins.info/xenomai-on-the-beaglebone-black-in-14-easy-steps/

BeagleBone のバックアップ(No.13)

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Windows †

Mac 10.9.4 †

Ethernet †

Windows †

Mac 10.9.4 †

参考：screenコマンド †

参考 †

ピンアサイン †

GPIO †

リアルタイムOSの導入について †

APIの使い方 †

LEDチカチカ（OnBoard?） †

指令 †

User LEDs †

Beagle Boneのsysfsは遅い †

libgpiommap †

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PRUを使う方法 †

Tips †

Appendix †

udhcpdによるネットワーク設定 †

XenomaiによるリアルタイムOS化 †