树莓派CM4(二): UART/IIC/SPI调试
1. 参考资料
- 资料汇总页面
- 《bcm2711-peripherals.pdf》,下载地址
https://datasheets.raspberrypi.com/bcm2711/bcm2711-peripherals.pdf
- 《cm4io-datasheet.pdf》,下载地址
- 《cm4-product-brief.pdf》,下载地址
https://datasheets.raspberrypi.com/cm4/cm4-product-brief.pdf
- 《cm4-datasheet.pdf》,下载地址
2. 串口配置
2.1 概述
- 树莓派
CM4
共有六路UART,均由GPIO复用而来 - 一个
mini UART(UART1)
用作调试串口 + 五个PL011
串口(UART0/2/3/4/5
) - 如下图中白框所示,详情见
《bcm2711-peripherals.pdf》
的5.3. Alternative Function Assignments
章节
2.2 调试串口mini UART
mini UART
- 为控制台预留,见《bcm2711-peripherals.pdf》
的2.2
章节- 需要修改
/boot/config.txt
或/boot/firmware/config.txt
,在其末尾添加如下内容以启用调试串口enable_uart=1
2.3 其它五路串口
修改
/boot/config.txt
,添加如下内容,表示启用UART0/2/3/4/5deoverlay=uart0,txd0_pin=14,rxd0_pin=15
dtoverlay=uart2,txd2_pin=0,rxd2_pin=1
dtoverlay=uart3,txd3_pin=4,rxd3_pin=5
dtoverlay=uart4,txd4_pin=8,rxd4_pin=9
dtoverlay=uart5,txd5_pin_12,rxd5_pin=13
如下图
修改完成后重启生效
2.4 确认所有串口均已启用
查看
dmesg
中tty
相关的日志,可以看到ttyS0
+ttyAMA0 ~ ttyAMA4
六路串口均已启用因为这六路串口都是通过GPIO复用而来的,进一步查看GPIO复用关系,如下图
查看
/dev
目录下的ttyAMA
节点GPIO
对应关系
结合
dmesg
中的日志和上面的GPIO复用关系,可以知道/dev/ttyAMA*
和uart
的对应关系ttyAMA0 对应 UART0
ttyAMA1 对应 UART2,Tx = GPIO0, Rx = GPIO1
ttyAMA2 对应 UART3,Tx = GPIO4, Rx = GPIO5
ttyAMA3 对应 UART4,Tx = GPIO8, Rx = GPIO9
ttyAMA4 对应 UART5,Tx = GPIO12, Rx = GPIO13
2.5 调试串口测试
调试串口
UART1
,GPIO14
接Rx
,GPIO15
接Tx
波特率
115200
,连接的电脑后就可以通过该串口进入终端
2.6 其它串口测试
以
UART3
为例,短接UART3
的Tx
和Rx
引脚,即短接GPIO4
和GPIO5
如下图中的黑色杜邦线所示
UART3
对应/dev/ttyAMA2
,使用minicom
打开/dev/ttyAMA2
节点
打开
minicom
的回显功能,CTRL-A Z
打开配置菜单,如下,输入E
打开回显
因为我们将UART3的Tx和Rx短接在一起,所以无论输入什么字符,都会看到显示了两次,一次是发送的数据,一次是接收的数据
其它
UART
的测试方法同理
3. IIC配置
3.1 参考资料
《bcm2711-peripherals.pdf》的
Chapter 3.BSC
章节《cm4io-datasheet.pdf》的
2.9. Fan connector
章节《cm4io-datasheet.pdf》的
2.13. Real time clock (RTC)
章节《cm4-datasheet.pdf》的
2.9. I2C (SDA0 SCL0)
章节《cm4-datasheet.pdf》的
2.5.1. Alternative function assignments
章节
3.2 硬件资源
- 树莓派CM4最多可启用5路
i2c
- 其中内部的
i2c0
使用两个GPIO管脚:SDA0
连接在GPIO44
上,SCL0
连接在GPIO45上
; 需要注意的使这两个管脚默认被分配给
CSI1/DIS1
使用,只有当CSI1/DSI1
未启用时,这两个管脚才能用作通用的i2c接口 CSI/DSI
默认是关闭的,使用摄像头和DSI的时候会占用I2C-10/I2C-11/I2C-0
三个I2C设备- 关于i2c这一部分有一个疑问:为什么没有
SDA2/SCL2
呢?只有SDA0/1/3/4/5/6
和SCL0/1/2/3/4/5
? - i2c和GPIO的复用关系如下图中绿色框标出来的部分
3.3 启用i2c0
最简单的方法是通过
raspi-config
来启用i2c,这种方法已经有不少相关文章了,在此不在赘述,接下来要说的是另一种方式修改
/boot/config.txt
或/boot/firmware/config.txt
,向其中添加如下内容dtparam=i2c_vc=on
向
/etc/modules
中添加i2c-dev
$ sudo echo "i2c-dev" >> /etc/modules
$ sudo echo " " >> /etc/modules # 追加一个空行
重启生效
3.4 检查i2c0
是否启用成功
- 查看GPIO复用关系表可知,
i2c0
的时钟线和数据线由GPIO44/45
复用而来 - 查看GPIO复用关系,如下图,可以看到
GPIO44/45
被复用为function alt1
,正式i2c0的两个管脚sudo cat /sys/kernel/debug/pinctrl/fe200000.gpio-pinctrl-bcm2711/pinmux-pins
3.5 使用i2c-tools
进行调试
安装i2c调试工具
i2c-tools
sudo apt-get install -y i2c-tools
查看所有的
i2c
总线sudo i2cdetect -l
注意:硬件上
i2c0 SDA0/SCL0
对应的是这里的i2c-10
, 参考《cm4io-datasheet.pdf》的2.9. Fan connector
章节我在
i2c0
上接了一个数字温度传感器,地址0x49
查看
i2c-10
上有哪些设备,只需要关注0x49
即可$ sudo i2cdetect -y 10
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f
00: -- -- -- -- -- -- -- --
10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- 49 -- -- -- -- -- --
50: -- 51 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
70: 70 71 72 73 -- -- -- --尝试读取一下温度,0x29换算一下正好是41℃
$ sudo i2cget -f -y 10 0x49
0x29
4. SPI配置
4.1 参考资料
- 《bcm2711-peripherals.pdf》的
2.3. Universal SPI Master (2x)
章节
4.2 硬件资源
- 树莓派CM4最多可启用五路SPI,
SPI0/1/3/4/5/6
,问题:和i2c一样,为什么没有SPI2 ? - 另外,虽然从GPIO复用表中能够找到六路SPI的管脚定义,但是有些SPI的管脚是冲突的,最多只能启用五路SPI
4.3 使能SPI
- 在
SPI0
上连接一个2 inch
的显示屏,分辨率240 * 320
,官方资料如下
https://www.waveshare.net/wiki/2inch_LCD_Module#.E4.B8.8A.E5.B1.82.E5.BA.94.E7.94.A8
原理图如下
使能SPI,使用
raspi-config
可以很方便地开启SPI;这里选择使用另一种方式:修改config.txt
的方式来使用SPI修改
/boot/firmware/config.txt
,取消#dtparam=spi=on
这一行的注释,如果没有相关内容,手动添加之
重启生效,重启后就能够看到SPI对应的设备节点
/dev/spidev0.0
和/dev/spidev0.1
4.4 SPI屏幕输出
- 安装
libraspberrypi-dev
$ sudo apt-get install libraspberrypi-dev
FBCP
移植FBCP (Framebuffer Copy)
用于将帧缓冲中的内容复制到一个显示设备上直接在树莓派中进行编译,避免交叉编译
获取源码,安装相关依赖
$ wget https://www.waveshare.net/w/upload/1/18/Waveshare_fbcp.zip
$ unzip Waveshare_fbcp.zip
$ cd Waveshare_fbcp/
$ sudo chmod +x ./shell/*
$ sudo apt-get install -y cmake unzip
修改编译脚本
./shell/waveshare-2inch
,修改如下#!/bin/bash # 清空编译输出目录
sudo rm -rf $(dirname "$0")/../build
mkdir $(dirname "$0")/../build
# 进入编译输出目录
cd $(dirname "$0")/../build
# cmake构建Makefile
sudo cmake -DSPI_BUS_CLOCK_DIVISOR=20 -DWAVESHARE_2INCH_LCD=ON -DBACKLIGHT_CONTROL=ON -DSTATISTICS=0 ..
# 开始编译
sudo make -j$(nproc)
开始编译
Waveshare_fbcp$ sudo ./shell/waveshare-2inch
编译得到的
fbcp
就是所需的驱动程序
安装fbcp到/usr/local/bin/目录下,注意检查是否有可执行权限
Waveshare_fbcp$ sudo cp ./build/fbcp /usr/local/bin/
在
/etc/rc.local
中添加如下内容,实现fbcp
开机自启sudo fbcp &
修改
/boot/firmware/config.txt
,注释掉DRM VC4 V3D
相关内容,添加屏幕信息# 注释以下内容
# Enable DRM VC4 V3D driver
# dtoverlay=vc4-kms-v3d
# max_framebuffers=2 hdmi_force_hotplug=1
max_usb_current=1
hdmi_group=2
hdmi_mode=1
hdmi_mode=87
hdmi_cvt 320 240 60 6 0 0 0
hdmi_drive=2
display_rotate=90 # 我是将屏幕横过来使用的,故需要旋转90°
重启,正常情况下就能够看到屏幕显示了,并且会产生一个新的设备节点
/dev/fb0
4.5 使用FFmpeg
在屏幕上播放视频
安装
ffmpeg
$ sudo apt-get install -y ffmpeg
由于屏幕的分辨率是
320 * 240
,需要将视频转成相应的分辨率后才能完美播放,可以参考下面的命令$ ffmpeg -i input.mp4 -vf "scale=320:-1" output.mp4
播放视频,循环播放;注意:必须要指定使用
/dev/fb0
播放$ sudo ffmpeg -re -stream_loop -1 -i /home/jun/output.mp4 -vf "setpts=1.0*PTS" -pix_fmt bgra -f fbdev /dev/fb0
显示效果
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