7セグメントLED表示器のデバイスドライバを作成しました
あけましておめでとうございます。
今年も、暇を見つけては少しずつ何か作ったりしてみたいと思っています。
よろしくお願いします。
さて、今回は前回の記事(id:cupnes:20121231:1356955476)で調査していた7セグメントLED表示器の、カソードコモンのものである「R362T」のLinux用デバイスドライバを作成してみました。
といっても、赤色LEDについて試した時(id:cupnes:20121231:1356945578)のものに、少し手を加えた程度です。
I/Oポートの接続について
7セグメント表示器の各LEDには、A、B、C、D、E、F、G、DPと名前がついています。
このLEDの名前と7セグメントLEDのピン番号、T-SH7706LSR側のピン番号とSH7706におけるI/Oポート番号を以下の表に示します。
なお、T-SH7706LSR側のピン番号は、全てCN2 PIOのものです。
| LEDの名前 | A | B | C | D | E | F | G | DP |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 7セグメントLEDのピン番号 | 7 | 6 | 4 | 2 | 1 | 9 | 10 | 5 |
| T-SH7706LSR側のピン番号 | 39 | 40 | 41 | 42 | 31 | 32 | 33 | 34 |
| I/Oポート | PA3 | PA2 | PA1 | PA0 | PB3 | PB2 | PB1 | PB0 |
抵抗は、今回の実験では300Ωを、7セグメントLED表示器の3番ピンとT-SH7706LSRの44番ピン(GND)の間に繋いでいます。
なお、7セグメント表示器側のGNDは3番ピン以外に8番ピンも使用できます。
デバイスドライバのソースコード
ファイルの配置なども以前の記事(id:cupnes:20121231:1356945578)と同様で、今回必要なファイルは以下の2つです。
- led7seg.c
- Makefile
コンパイル方法なども、ファイルの名前が変わった程度で、以前の記事(id:cupnes:20121231:1356945578)と同様です。
「led7seg.c」
#include <linux/init.h> #include <linux/module.h> #include <linux/ioport.h> #include <linux/io.h> #include <linux/uaccess.h> #include <linux/fs.h> #include <linux/cdev.h> #define LED7SEG_MAJOR 243 #define LED7SEG_MINORS 1 #define LED7SEG_NAME "shminled7seg" #define PADR 0xA4000120 /* 8bit access */ #define PACR 0xA4000100 /* 16bit access */ #define PBDR 0xA4000122 /* 8bit access */ #define PBCR 0xA4000102 /* 16bit access */ /* A ------- | | F| |B | G | ------- | | E| |C | D | ------- .DP */ #define SEG_A 0x80 #define SEG_B 0x40 #define SEG_C 0x20 #define SEG_D 0x10 #define SEG_E 0x08 #define SEG_F 0x04 #define SEG_G 0x02 #define SEG_DP 0x01 static struct cdev led7segdev; static int led7seg_open(struct inode *inode, struct file *file) { return 0; } static int led7seg_release(struct inode *inode, struct file *file) { return 0; } static void led7seg_set7Seg(unsigned char pattern) { unsigned char pc_pat, pd_pat, tmp; pc_pat = (pattern >> 4) & 0x0F; pd_pat = pattern & 0x0F; tmp = __raw_readb(PADR) & 0xF0; __raw_writeb(tmp | pc_pat,PADR); tmp = __raw_readb(PBDR) & 0xF0; __raw_writeb(tmp | pd_pat,PBDR); } static void led7seg_setNumber(unsigned char num) { switch(num){ case 0: led7seg_set7Seg(SEG_A | SEG_B | SEG_C | SEG_D | SEG_E | SEG_F); break; case 1: led7seg_set7Seg(SEG_B | SEG_C); break; case 2: led7seg_set7Seg(SEG_A | SEG_B | SEG_D | SEG_E | SEG_G); break; case 3: led7seg_set7Seg(SEG_A | SEG_B | SEG_C | SEG_D | SEG_G); break; case 4: led7seg_set7Seg(SEG_B | SEG_C | SEG_F | SEG_G); break; case 5: led7seg_set7Seg(SEG_A | SEG_C | SEG_D | SEG_F | SEG_G); break; case 6: led7seg_set7Seg(SEG_A | SEG_C | SEG_D | SEG_E | SEG_F | SEG_G); break; case 7: led7seg_set7Seg(SEG_A | SEG_B | SEG_C); break; case 8: led7seg_set7Seg(SEG_A | SEG_B | SEG_C | SEG_D | SEG_E | SEG_F | SEG_G); break; case 9: led7seg_set7Seg(SEG_A | SEG_B | SEG_C | SEG_D | SEG_F | SEG_G); break; } } static void led7seg_setDP(void) { led7seg_set7Seg(SEG_DP); } static void led7seg_setLightDown(void) { led7seg_set7Seg(0x00); } static ssize_t led7seg_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t *offset) { unsigned char led7segdata; get_user(led7segdata,buf); if('0' <= led7segdata && led7segdata <= '9'){ led7seg_setNumber((unsigned char)(led7segdata - '0')); }else if(led7segdata == '.'){ led7seg_setDP(); }else if(led7segdata == '-'){ led7seg_setLightDown(); } (*offset)++; return 1; } struct file_operations led7seg_fops = { .owner = THIS_MODULE, .open = led7seg_open, .write = led7seg_write, .release = led7seg_release, }; static int __init led7seg_init(void) { dev_t dev = MKDEV(LED7SEG_MAJOR, 0); int ret; cdev_init(&led7segdev, &led7seg_fops); ret = cdev_add(&led7segdev, dev, LED7SEG_MINORS); if (ret){ printk(KERN_WARNING "shminled7seg: device add failed7seg.\n"); goto err0; } __raw_writew((__raw_readw(PACR)&~0x00FF)|0x0055,PACR); /* PA0-3 output */ __raw_writew((__raw_readw(PBCR)&~0x00FF)|0x0055,PBCR); /* PB0-3 output */ return 0; err0: unregister_chrdev_region(dev, LED7SEG_MINORS); return ret; } static void __exit led7seg_exit(void) { dev_t dev = MKDEV(LED7SEG_MAJOR, 0); __raw_writeb(__raw_readb(PADR)&~0x0F,PADR); /* PA0DT-PA3DT =0 */ __raw_writeb(__raw_readb(PBDR)&~0x0F,PBDR); /* PB0DT-PB3DT =0 */ cdev_del(&led7segdev); unregister_chrdev_region(dev, LED7SEG_MINORS); } module_init(led7seg_init); module_exit(led7seg_exit); MODULE_LICENSE("GPL");
「Makefile」
KERNELDIR ?= ../linux-2.6.39.4 PWD := $(shell pwd) obj-m := led7seg.o all: $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules clean: $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) clean
使用方法
「カーネルオブジェクトのコピー」などは、以前の記事(id:cupnes:20121231:1356945578)と同様ですので、省略します。
デバイスドライバの追加
# mknod /dev/shminled7seg c 243 0 # insmod led7seg.ko # echo 0 > /dev/shminled7seg # 「0」を表示 # echo 1 > /dev/shminled7seg # 「1」を表示 # echo . > /dev/shminled7seg # 「.」を表示 # echo - > /dev/shminled7seg # 消灯
数字の「0」〜「9」までと「.(ドット)」は、それぞれ書き込むとその数字、あるいはドットが表示されます。
また、消灯の際には「-」を書き込んでください。
T-SH7706LSRのCN2 3番ピンのハイ／ローを制御するデバイスドライバを作成
T-SH7706LSRのCN2の3番ピンのハイ／ローを制御するデバイスドライバを作成しました。
主に、前回の記事(id:cupnes:20121229:1356786112)で参考にした、
http://wave2.iobb.net/doc/summary/sh3wiki/wifky.cgi?p=LED%C0%A9%B8%E6%A5%C9%A5%E9%A5%A4%A5%D0%A4%CE%BA%EE%C0%AE
を元に作成しました。T-SH7706LSRにおいてCN2の3番ピンへつながっているポートD1を制御します。
ソースコード
必要なものは、以下の2つです。
- ptd1.c
- Makefile
「ptd1.c」
#include <linux/init.h> #include <linux/module.h> #include <linux/ioport.h> #include <linux/io.h> #include <linux/uaccess.h> #include <linux/fs.h> #include <linux/cdev.h> #define PTD1_MAJOR 242 #define PTD1_MINORS 1 #define PTD1_NAME "shminptd1" #define PDDR 0xA4000126 /* 8bit access */ #define PDCR 0xA4000106 /* 16bit access */ static struct cdev ptd1dev; static int ptd1_open(struct inode *inode, struct file *file) { return 0; } static int ptd1_release(struct inode *inode, struct file *file) { return 0; } static ssize_t ptd1_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t *offset) { unsigned char ptd1data; get_user(ptd1data,buf); if(ptd1data=='0') __raw_writeb(__raw_readb(PDDR)&~0x02,PDDR); /* PD1DT=0 */ if(ptd1data=='1') __raw_writeb(__raw_readb(PDDR)|0x02,PDDR); /* PD1DT=1 */ (*offset)++; return 1; } struct file_operations ptd1_fops = { .owner = THIS_MODULE, .open = ptd1_open, .write = ptd1_write, .release = ptd1_release, }; static int __init ptd1_init(void) { dev_t dev = MKDEV(PTD1_MAJOR, 0); int ret; cdev_init(&ptd1dev, &ptd1_fops); ret = cdev_add(&ptd1dev, dev, PTD1_MINORS); if (ret){ printk(KERN_WARNING "shminptd1: device add faiptd1.\n"); goto err0; } __raw_writew((__raw_readw(PDCR)&~0x000C)|0x0004,PDCR); /* PD1 output */ return 0; err0: unregister_chrdev_region(dev, PTD1_MINORS); return ret; } static void __exit ptd1_exit(void) { dev_t dev = MKDEV(PTD1_MAJOR, 0); __raw_writeb(__raw_readb(PDDR)&~0x02,PDDR); /* PD1DT=0 */ cdev_del(&ptd1dev); unregister_chrdev_region(dev, PTD1_MINORS); } module_init(ptd1_init); module_exit(ptd1_exit); MODULE_LICENSE("GPL");
「Makefile」
KERNELDIR ?= ../linux-2.6.39.4 PWD := $(shell pwd) obj-m := ptd1.o all: $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules clean: $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) clean
コンパイル
これら2つのファイルを以下の様に配置します。「linux-2.6.39.4/」はカーネルのソースディレクトリです。
以下の様にコマンドを実行します。なお、ここでは上記した「linux-2.6.39.4」と「ptd1」の2つのディレクトリが「~/work/」にあるものとします。
$ cd ~/work/ptd1/
$ make ARCH=sh CROSS_COMPILE=sh3-linux-
何も問題が無ければ、
ptd1.ko
というファイルが生成されるはずです。
使用方法
生成した「ptd1.ko」をT-SH7706LSRで起動するLinuxのためのファイルシステムを作成したSDカードへコピーします。
MES(Micro Embeded System)
にある「SH3/Linux」の「メモリカードセットアップ」にある通りの作業が終了しているものとします。(SDカードの第2パーティションにファイルシステムがインストール済みであるとします。)
カーネルオブジェクトをターゲットへコピー
「/dev/sdb2」がSDカードの第2パーティションを指しているとすると、以下の様に作業してください。また、マウントポイント「/mnt/storage/」は例です、適宜作成、読み替えなど行ってください。
$ sudo mount /dev/sdb2 /mnt/storage $ sudo cp ~/work/ptd1/ptd1.ko /mnt/storage/root/ $ sudo umount /mnt/storage
デバイスドライバの使用
「ptd1.ko」のコピーが完了した後、SDカードを取り外し、再度T-SH7706LSRへ挿入して、ターゲットでLinuxを起動、ログインしてください。
以下の様にコマンドを実行すると、ポートD1の制御が出来ます。
# mknod /dev/shminptd1 c 242 0 # insmod ptd1.ko # echo 1 > /dev/shminptd1 # ポートD1をハイに設定 # echo 0 > /dev/shminptd1 # ポートD1をローに設定
備考
http://japan.renesas.com/products/mpumcu/superh/sh7700/sh7706/Documentation.jsp#type44Om44O844K244O844K644Oe44OL44Ol44Ki44OrOiDjg4!jg7zjg4njgqbjgqfjgqI=
ルネサスエレクトロニクス株式会社の公開している「SH7706」のハードウェアマニュアルによると、
「表24.2 DC特性」より
- 全出力端子の出力ハイレベル電圧(V_OH)
- min 2.4V (@V_CCQ=3.0V、I_OH=-200マイクロA)
- min 2.0V (@V_CCQ=3.0V、I_OH=-2mA)
- 全出力端子のローレベル電圧(V_OL)
- max 0.55V (@V_CCQ=3.6V、I_OL=1.6mA)
また、「表24.3 出力許容電流値」より
- 出力ローレベル許容電圧(1端子当たり)(I_OL)
- max 2.0mA
- 出力ハイレベル許容電圧(1端子当たり)(-I_OH)
- max 2.0mA
とあるので、順方向電圧2V程の赤色LEDで、300Ωの抵抗を使用しています。
Linuxを立ち上げるまでに実行するコマンド
改めて自分用にメモしておきます。
MES> mount mmc0 MES> cd /mmc0/ MES> boot.exe
Linux-2.6.39.4のT-SH7706LSR向けコンパイル
家に転がっていた「T-SH7706LSR」のボードでLinuxを動かして、デバイスドライバ等、組込みLinux開発見たいな事をしたいと思い立って、早数ヶ月。
そもそもの、Linuxカーネルのコンパイルがうまくいかず、いろいろ試していたのですが、今回、linux-2.6.39.4でクロスコンパイルが出来たので、ここにメモしておきます。
ホスト側の準備
http://mes.sourceforge.jp/mes26/lin_cross.html
こちらの記事の、1と2、必要であれば4の作業を行いました。
Eclipseは使用しないので、Eclipseに関する作業は特に行っていません。
なお、必要なファイルはこちらから。
http://mes.sourceforge.jp/mes26/lin_file.html
上気の2つのページは、それぞれこちらのページのものです
http://mes.sourceforge.jp/mes26/
左側のフレームの「SH3/Linux」へ行き、
同じく左側フレームの「クロスコンパイラ」、「ダウンロード/新版」からそれぞれのページへ行けます。
必要なファイルのダウンロード
先ほどダウンロードを行ったこちらのページから
http://mes.sourceforge.jp/mes26/lin_file.html
以下の2つのファイルをダウンロードします。
- linux-2.6.39.4.tar.bz2
- linux-2.6.39.4-shmin-1.patch
- リンクの名前は「linux-2.6.39.1-shmin-1.patch」となっていますが、実際に参照しているファイルはこの名前です。
ここでは、これらのファイルを以下の場所へダウンロードしたとします。
~/work/
カーネルソースの展開とパッチの適用
コマンドライン上で以下の作業を行います。
$ cd ~/work/できました。 $ tar jxf linux-2.6.39.4.tar.bz2 $ cd linux-2.6.39.4/ $ patch -p1 < ../linux-2.6.39.1-shmin-1.patch
コンパイル
makeの前に環境変数の設定を行います。
$ export PATH="/usr/sh3-linux/bin:$PATH" $ export ARCH=sh $ export CROSS_COMPILE=sh3-linux-
makeします。
$ cd ~/work/linux-2.6.39.4/ $ make
makeが完了すると、
「vmlinux」できました。
というファイルが出来上がっているはずです。
参考
本作業に関して、主に以下の記事を参考にしました。
なお、記事の中ではMakefileの修正を行っていますが、linux-2.6.39.4に関しては、修正を行わずともmakeすることができました。
http://wave2.iobb.net/doc/summary/sh3wiki/wifky.cgi?p=kernel%A4%CE%BA%C6%B9%BD%C3%DB
