为不同的 beaglebone cape 编译机器人控制库

Question

我应该如何修改 and/or 编译 Robot Control Library 以与使用略有不同的引脚分配的不同 beaglebone cape 一起使用？

我想要重新使用机器人控制库的主要原因是能够通过 PRU 读取第四个编码器。除此之外，我只需要访问编码器和 pwm 模块。

Answer 1

TL;DR

修改 PRU 固件以从不同的引脚读取编码器信号很容易。弄清楚如何 assemble 一个工作设备树来组合我需要的功能要困难得多。

我欢迎任何关于我应该如何做到这一点，或者我如何改进我目前拥有的东西的反馈。

机器人控制库+电机斗篷

Robotics Cape 和 BeagleBone Blue 为伺服控制四个电机提供交钥匙解决方案，如果您对以 8V 驱动它们感到满意（例如 2S LIPO 电池）。机动斗篷可以处理更高的驱动电压（和更大的电流），但不包括编码器。将编码器插入 P8 和 P9 headerMotor Cape 上的 s 很简单，但 BeagleBone 本身只有 3 个编码器计数器 (eQEP)。
机器人控制库通过使用 PRU0 读取第四个编码器解决了这个问题。然而，一些 Motor Cape 与机器人控制库在 Robotics Cape 上的引脚冲突。

那么，使用机器人控制库来读取编码器和驱动电机有多难呢？ Motor Cape 上的引出线不同？如果您已经能够使用 BeagleBone，那么可能一点也不难设备树覆盖，我不是...

一切从计划开始——引脚选择

Pin	PRU Bit	Robotics Cape	Motor Cape
P8_15	15	Enc 4B	--
P8_16	14	Enc 4A	M2 Dir
P9_25	7	IMU	--

机器人控制库希望第四个编码器出现在 P8_15 和 P8_16，但是 Motor Cape 已连接 P8_16 作为方向信号。只有 12 个引脚未配置作为 PRU0 的输入，我最终选择了 P9_25，因为我不需要 IMU 功能。

我找到的关于哪些引脚可用于哪些目的的最佳参考是这些 pdf：

简单的部分——修改 PRU 代码

机器人控制库将pru_firmware/src/pur0-encoder.asm中的编码器信号输入位定义为

; Encoder counting definitions
; these pin definitions are specific to SD-101D Robotics Cape
    .asg    r0,         OLD     ; keep last known values of chA and B in memory
    .asg    r1,         EXOR    ; place to store the XOR of old with new AB vals
    .asg    14,         A
    .asg    15,         B

这可以修改为在第 7 位（用于所有输入的寄存器 31）上查找 A 通道，如

; Encoder counting definitions
; these pin definitions are specific to SD-101D Robotics Cape
    .asg    r0,         OLD     ; keep last known values of chA and B in memory
    .asg    r1,         EXOR    ; place to store the XOR of old with new AB vals
    .asg    07,         A
    .asg    15,         B

N.B. PRU 固件必须由运行 make 和 sudo make install 单独编译在 pru_firmware 目录中。它是 not 作为构建其余部分的一部分自动编译的来自 top-level Makefile 的库。

有用的提示：我实际上是什么版本运行？

里面有修改librobotcontrol报告版本的说明 library/version_updating_howto.txt。我按照这些说明创建了自己的 “私人”版本号，以便我可以确认我实际上是运行我的修改库的版本。此版本由 rc_test_drivers.

报告

但是...如上所述，top-level Makefile 未编译 PRU 固件，所以有一段时间我是运行我的 librobotcontrol 的“新”版本，在 PRU 中有“旧”固件。

几乎可以工作的部分 -- 设备树

我在文档和代码中找到了 librobotcontrol 设备树覆盖的参考资料不再需要，因为机器人斗篷使用了自己的设备树。

The overlay is deprecated now, instead the cape gets its own complete device tree.

我还观察到运行推荐的 configure_robotics_dt.sh 将 /boot/uEnv.txt 替换为以下加载单个设备树二进制文件 (.dtb)

的简化版本

uname_r=4.19.94-ti-r42
dtb=am335x-boneblack-roboticscape.dtb
cmdline=coherent_pool=1M

关于设备树、pinmux 等一般信息，我最喜欢的参考资料是 http://www.ofitselfso.com/BeagleNotes/AboutTheDeviceTree.pdf 然而，我现在意识到有些细节有点过时，所以要小心。

因为我不知道从哪里开始，所以我着手修改机器人斗篷设备树刚好可以消除与机动斗篷的冲突。我分叉并克隆了 https://github.com/beagleboard/BeagleBoard-DeviceTrees 并创建了两个新文件

am335x-boneblack-custom.dts
- am335x-boneblack-roboticscape.dts
- 已更改 model 以使新设备树可识别
- 将 #include 更改为指向 am335x-custom.dtsi 而不是 am335x-roboticscape.dtsi
am335x-custom.dtsi
- am335x-roboticscape.dtsi
- 删除了一大堆我认为我不再需要的东西
- 路由 P9_25（而不是 P8_16）到 PRU0

之前

            /* PRU encoder input */
            0x03c 0x36  /* P8_15,PRU0_r31_15,MODE6 */
            0x038 0x36  /* P8_16,PRU0_r31_14,MODE6 */

之后

            /* PRU encoder input */
            0x03c 0x36  /* P8_15,PRU0_r31_15,MODE6 */
            0x1ac 0x36  /* P9_25,PRU0_r31_7,MODE6 */

编译安装修改后的设备树后（make，sudo make install在 BeagleBoard-DeviceTrees repo），我修改了 /boot/uEnv.txt 以调用我的新自定义设备树

uname_r=4.19.94-ti-r42
dtb=am335x-boneblack-custom.dtb
cmdline=coherent_pool=1M

我能够在没有安装 cape 的情况下启动 BeagleBone，将编码器直接插入所需的引脚在 P8_and P9 上（包括在 P9_25 上的 enc4a）并使用 sudo rc_test_encoders 读取所有四个编码器。我以为我赢了就去睡觉了...

机动斗篷无法启动

睡了一夜好觉后，我将 Motor Cape 插到 BeagleBone 上，希望自那以后不会发生任何变化我只是直接通过 P8 和 P9 headers 传递编码器信号。我以为下一步是做类似的tw需要一些 pwm 方向引脚。

但是，BeagleBone 拒绝启动我安装了 MotorCape 的自定义设备树。我回到 “标准” am335x-boneblack-roboticscape.dtb 设备树并观察到它无法启动 Motor Cape 已安装。我也开始怀疑机器人斗篷的“工厂”安装可能有毕竟一直在使用叠加层

我从一开始就纠结是否应该从 Robotics Cape 设备树开始并删除为了消除资源冲突我不需要的东西，而不是从“裸”BeagleBone 设备树开始并添加我确实需要的东西。无论准确与否，在我看来 kind-of 映射到试图指定完整的设备树与提供覆盖以应用在基本设备树之上。后者看起来像概念上更正确的路径，所以一旦 Motor Cape 无法使用 robotics-cape-derived 设备树启动，我决定硬着头皮尝试找出设备树覆盖。

未回答的问题

[ ] 为什么 BB 不能从 am335x-boneblack-roboticscape.dtb 启动并安装了电机罩？实际错误是什么？
[ ] librobotcontrol 的“正常”安装是安装上面简化的 uEnv.txt 还是使用覆盖？有用吗？

我还没有 USB-to-TTL 可以安装在已安装的 cape 下的串行电缆，所以我对它知之甚少为什么或如何无法启动。

最终起作用的部分 -- 设备树覆盖

我最终发现 collection 设备树覆盖在 https://github.com/beagleboard/bb.org-overlays 并在 v4.19.x-ti-overlays 分支中 https://github.com/beagleboard/BeagleBoard-DeviceTrees。我怀疑这可能是一个 in-progress 迁移，但有更多与 bb.org-overlays 相关的文档存储库，所以这就是我选择使用的。

一些我希望早点找到的文档链接：

我创建了 bb.org-overlays 存储库的分叉、克隆和分支，并在 src/arm/CustomCape-00A0.dts 将 BBORG_MOTOR-00A2.dts 和 RoboticsCape-00A0.dts

的片段拼凑在一起

/*
 * Device Tree Overlay for custom cape trying to reuse Robot Control Library's
 * reading of 4x optical encoders.
 */

/*
pinmux control byte map courtesy of http://beaglebone.cameon.net/
Bit 5: 1 - Input, 0 - Output
Bit 4: 1 - Pull up, 0 - Pull down
Bit 3: 1 - Pull disabled, 0 - Pull enabled
Bit 2 \
Bit 1 |- Mode
Bit 0 /
 */

/dts-v1/;
/plugin/;

/ {
    compatible = "ti,beaglebone-black";

    /* identification */
    part-number = "CustomCape";

    /* version */
    version = "00A0";

    exclusive-use =
        "P8.11",    /*QEP_2B*/
        "P8.12",    /*QEP_2A*/
        "P8.16",    /*PRU_ENCODER_A*/
        "P8.33",    /*QEP_1B*/
        "P8.35",    /*QEP_1A*/
        "P9.27",    /*QEP_0B*/
        "P9.41",    /*MOT_STBY*/
        "P9.42";    /*QEP_0A*/

    /*
     * Helper to show loaded overlays under: /proc/device-tree/chosen/overlays/
     */
    fragment@0 {
        target-path="/";
        __overlay__ {
            chosen {
                overlays {
                    CustomCape-00A0 = __TIMESTAMP__;
                };
            };
        };
    };

fragment@1 {
    target = <&am33xx_pinmux>;
    __overlay__ {
        /****************************************
        *           pinmux helper
        ****************************************/
        mux_helper_pins: pins {
            pinctrl-single,pins = <

            /* EQEP */
            0x1A0 0x31  /* P9_42,EQEP0A, MODE1 */
            0x1A4 0x31  /* P9_27,EQEP0B, MODE1 */
            0x0D4 0x32  /* P8_33,EQEP1B, MODE2 */
            0x0D0 0x32  /* P8_35,EQEP1A, MODE2 */
            0x030 0x34  /* P8_12,EQEP2A_in, MODE4 */
            0x034 0x34  /* P8_11,EQEP2B_in, MODE4 */

            /* PRU encoder input */
            0x03c 0x36  /* P8_15,PRU0_r31_15,MODE6 */
            0x1ac 0x36  /* P9_25,PRU0_r31_7,MODE6 */
            >;
        };
    };
};

/****************************************
    Pinmux Helper
    activates the pinmux helper list of pin modes
****************************************/
fragment@2 {
    target = <&ocp>;
        __overlay__ {
            test_helper: helper {
            compatible = "bone-pinmux-helper";
            pinctrl-names = "default";
            pinctrl-0 = <&mux_helper_pins>;
            status = "okay";
        };
    };
};


    /*
     * Free up the pins used by the cape from the pinmux helpers.
     */
    fragment@3 {
        target = <&ocp>;
        __overlay__ {
            P8_11_pinmux { status = "disabled"; };  /* enc3b */
            P8_12_pinmux { status = "disabled"; };  /* enc3a */
            P8_15_pinmux { status = "disabled"; };  /* enc4b */
            P8_33_pinmux { status = "disabled"; };  /* enc0  */
            P8_35_pinmux { status = "disabled"; };  /* enc0  */
            P9_25_pinmux { status = "disabled"; };  /* enc4a */
            P9_27_pinmux { status = "disabled"; };  /* enc1b */
            P9_92_pinmux { status = "disabled"; };  /* enc1a */
        };
    };

/****************************************
        Encoders
****************************************/
fragment@9 {
    target = <&eqep0>;
    __overlay__ {
        count_mode = <0>;  /* 0 - Quadrature mode, normal 90 phase offset cha & chb.  1 - Direction mode.  cha input = clock, chb input = direction */
        swap_inputs = <0>; /* Are channel A and channel B swapped? (0 - no, 1 - yes) */
        invert_qa = <1>;   /* Should we invert the channel A input?  */
        invert_qb = <1>;   /* Should we invert the channel B input? I invert these because my encoder outputs drive transistors that pull down the pins */
        invert_qi = <0>;   /* Should we invert the index input? */
        invert_qs = <0>;   /* Should we invert the strobe input? */

        status = "okay";
    };
};

fragment@10 {
    target = <&eqep1>;
    __overlay__ {
        count_mode = <0>;  /* 0 - Quadrature mode, normal 90 phase offset cha & chb.  1 - Direction mode.  cha input = clock, chb input = direction */
        swap_inputs = <0>; /* Are channel A and channel B swapped? (0 - no, 1 - yes) */
        invert_qa = <1>;   /* Should we invert the channel A input?  */
        invert_qb = <1>;   /* Should we invert the channel B input? I invert these because my encoder outputs drive transistors that pull down the pins */
        invert_qi = <0>;   /* Should we invert the index input? */
        invert_qs = <0>;   /* Should we invert the strobe input? */
        status = "okay";
    };
};

fragment@11 {
    target = <&eqep2>;
    __overlay__ {
        count_mode = <0>;  /* 0 - Quadrature mode, normal 90 phase offset cha & chb.  1 - Direction mode.  cha input = clock, chb input = direction */
        swap_inputs = <0>; /* Are channel A and channel B swapped? (0 - no, 1 - yes) */
        invert_qa = <1>;   /* Should we invert the channel A input?  */
        invert_qb = <1>;   /* Should we invert the channel B input? I invert these because my encoder outputs drive transistors that pull down the pins */
        invert_qi = <0>;   /* Should we invert the index input? */
        invert_qs = <0>;   /* Should we invert the strobe input? */
        status = "okay";
    };
};


/****************************************
        PRU
****************************************/
fragment@31 {
    target = <&pruss>;
    __overlay__ {
        status = "okay";
    };
};
};

我将自定义叠加层添加到 /boot/uEnv.txt 并禁用了视频和音频叠加层

uname_r=4.19.94-ti-r42
#uuid=
#dtb=

###U-Boot Overlays###
###Documentation: http://elinux.org/Beagleboard:BeagleBoneBlack_Debian#U-Boot_Overlays
###Master Enable
enable_uboot_overlays=1
###
###Additional custom capes
uboot_overlay_addr4=/lib/firmware/CustomCape-00A0.dtbo
###
###Custom Cape
#dtb_overlay=/lib/firmware/<file8>.dtbo
###
###Disable auto loading of virtual capes (emmc/video/wireless/adc)
#disable_uboot_overlay_emmc=1
disable_uboot_overlay_video=1
disable_uboot_overlay_audio=1
#disable_uboot_overlay_wireless=1
#disable_uboot_overlay_adc=1
###
###PRUSS OPTIONS
###pru_rproc (4.19.x-ti kernel)
uboot_overlay_pru=/lib/firmware/AM335X-PRU-RPROC-4-19-TI-00A0.dtbo
###
###Cape Universal Enable
enable_uboot_cape_universal=1
###
###U-Boot Overlays###

cmdline=coherent_pool=1M net.ifnames=0 lpj=1990656 rng_core.default_quality=100 quiet

我不保证最优性甚至正确性，但此配置无论有没有 Motor Cape 都可以启动安装后，我可以用 rc_test_encoders 读取所有四个编码器。安装 Motor Cape 时，uBoot 正在正确拾取并应用 BBORG_MOTOR-00A2 叠加层。我真的以为我需要更多配置 PRU 以使机器人控制库中的 PRU-based 编码器计数器正常工作，但这似乎做这个把戏。

我欢迎任何关于我应该如何做到这一点，或者我如何改进我目前拥有的东西的反馈。

实用提示：注意串口终端！

我很尴尬，我什至试图在没有串行终端的情况下调试设备树引导问题打开 beaglebone 以便我可以观察启动顺序。在大约 5 分钟的环氧树脂的帮助下，我最终能够形成 90 度 header 以将 JTAG 端口从已安装的 cape 下引出。

https://elinux.org/Beagleboard:BeagleBone_Black_Serial

为不同的 beaglebone cape 编译机器人控制库

Compile the Robot Control Library for a different beaglebone cape

beagleboneblack

robotics

TL;DR

机器人控制库+电机斗篷

一切从计划开始——引脚选择

简单的部分——修改 PRU 代码

有用的提示：我实际上是什么版本运行？

几乎可以工作的部分 -- 设备树

机动斗篷无法启动

未回答的问题

最终起作用的部分 -- 设备树覆盖

实用提示：注意串口终端！

为不同的 beaglebone cape 编译机器人控制库

Compile the Robot Control Library for a different beaglebone cape

beagleboneblack

robotics

TL;DR

机器人控制库+电机斗篷

一切从计划开始——引脚选择

简单的部分——修改 PRU 代码

有用的提示：我实际上是什么版本 运行？

几乎可以工作的部分 -- 设备树

机动斗篷无法启动

未回答的问题

最终起作用的部分 -- 设备树覆盖

实用提示：注意串口终端！

有用的提示：我实际上是什么版本运行？