之前的博客为了实现延时特定时间（4ms）并在这段时间内产生PWM波形，使用了两种方法，第一种通过计数的方式，比较low；第二种使用PRU的工业级定时器IEP，时钟频率200MHZ，使用也很简单。 但是随着实验的进行，因为是六自由度的机械臂，计划使用三块beaglebone来控制，也就是一块板子控制两个伺服电机，beaglebone自带两个PRU核，PRU1和PRU2，每个核都具有31个寄存器， 所以基本的PWM信号产生和电机方向信号产生的汇编代码完全一样，唯一不一样的就是IEP定时器只有一个，PRU1和PRU0共用，想要实现动态计数，就必须在寻找一个类似与IEP功能的东西，经过一天的AM335X手册洗礼，终于找到了beaglebone的普通定时器DMTIMER。
想要使用DM定时器，必须要使能OCP主口。DM定时器一共有8个，其中DMTIMER0 和 DMTIMER3到7 默认非使能状态，DMTIMER1是一个比较特别的计时器，使用方法也不太一样，而DMTIMER2被默认使能，使用的时钟频率是24MHZ，简单起见，直接使用系统默认的DMTIMER2。如下所示，DMTIMER0使用默认的时钟频率是32KHZ，应该可以将默认失踪频率换成100MHZ的，不深究了。
对于DMTIMER2,它记录的数据类似于时间戳（这点我没有细看），两次读取做差值就可以得到经过的时间，再与24MHZ对应的4ms系统嘀嗒数做比较即可。4ms对应200MHZ的滴答数是4000*1000/5，所以24MHZ对应的就是4000*1000 / 5 * 24 /200 = 96000
如果不想使用DMTIMER2这种需要做差的数据，直接使用类似IEP的从0开始的计时器，需要对TLDR，TCLR，TCRR这三个寄存器进行操作，并且使能DMTIMER3~7.具体参考AM335X手册。
下面上代码： 使用了两个PRU核，所以需要重新修改设备树文件，如下，新增pru1对应的两个p8插口：
/dts-v1/;
/plugin/;
/ {
compatible = "ti,beaglebone", "ti,beaglebone-black";
part-number = "EBB-PRU-Example";
version = "00A0";
/* This overlay uses the following resources */
exclusive-use =
"P9.11", "P9.13", "P9.27", "P9.31", "P8.28", "P8.29",
"pru0", "pru1";
fragment@0 {
target = <&am33xx_pinmux>;
__overlay__ {
gpio_pins: pinmux_gpio_pins { // The GPIO pins
pinctrl-single,pins = <
0x070 0x07 // P9_11 MODE7 | OUTPUT | GPIO pull-down
0x074 0x27 // P9_13 MODE7 | INPUT | GPIO pull-down
>;
};
pru_pru_pins: pinmux_pru_pru_pins { // The PRU pin modes
pinctrl-single,pins = <
0x1a4 0x05 // P9_27 pr1_pru0_pru_r30_5, MODE5 | OUTPUT | PRU
0x190 0x05 // P9_31 pr1_pru0_pru_r30_0, MODE5 | OUTPUT | PRU
0x0e8 0x05 // P8_28 pr1_pru1_pru_r30_10 MODE5 | OUTPUT | PRU
0x0e4 0x05 // p8_29 pr1_pru1_pru_r30_9, MODE5 | OUTPUT | PRU
>;
};
};
};
fragment@1 { // Enable the PRUSS
target = <&pruss>;
__overlay__ {
status = "okay";
pinctrl-names = "default";
pinctrl-0 = <&pru_pru_pins>;
};
};
fragment@2 { // Enable the GPIOs
target = <&ocp>;
__overlay__ {
gpio_helper {
compatible = "gpio-of-helper";
status = "okay";
pinctrl-names = "default";
pinctrl-0 = <&gpio_pins>;
};
};
};
};
修改客户端文件redwall_arm_client.cpp,增加PRU1控制部分，其他部分完全一样，只不过调用了两个bin文件，分别控制两个电机
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/socket.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <pthread.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <errno.h>
#include <math.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/poll.h>
#include <sys/epoll.h>
#include <iostream>
/* 使用vector数组 */
#include <vector>
#include <algorithm>
/* PRU指令 */
#include <prussdrv.h>
#include <pruss_intc_mapping.h>
#define PORT 7788
#define ADDR "192.168.7.1"
#define K 1000
#define DELAY_US 4000 // Max. value = 21474836 us
#define TICKS_IEP ((DELAY_US / 5) * 1000) // 200MHZ
#define TICKS_DMT 96000 // 24MHZ
/* 使用的是PRU0 */
#define PRU_NUM0 0
#define PRU_NUM1 1
void *lumbar_and_big_arm_motor(void *)
{
while(1)
{
usleep(1000);
if(v_lumbar.size() == vector_len_)
{
cout<< "插补规划的数组长度: "<< vector_len_<<endl;
tpruss_intc_initdata pruss_intc_initdata = PRUSS_INTC_INITDATA;
prussdrv_init ();
prussdrv_open (PRU_EVTOUT_0);
prussdrv_open (PRU_EVTOUT_1);
prussdrv_pruintc_init(&pruss_intc_initdata);
// 存储周期数组,谐波减速器的减速比是50,速度数组的单位是弧度每秒
// n = K*f = K / T;注意单位!!!
// 周期单位是ns,延迟因子单位是us
// 现在要储存负数了，不能使用unsigned int了，反正范围也不溢出
int lumbar_period[vector_len_];
int big_arm_period[vector_len_];
for (int i=0; i<vector_len_; i++){
// 转换成延时因子
// lumbar_period[i] = int(K / v_lumbar[i] * 0.001); // PRU稳定循环开销1.6u,计算周期的时候需要考虑
if(i%10==0)
{
lumbar_period[i] = 0;
big_arm_period[i] = 0;
}
else
{
lumbar_period[i] = i%2==0?-20:10;
big_arm_period[i] = i%2==0?-8:18;
}
}
// 映射内存
static void *pru0DataMemory;
static int *pru0DataMemory_int;
prussdrv_map_prumem(PRUSS0_PRU0_DATARAM, &pru0DataMemory);
pru0DataMemory_int = (int *) pru0DataMemory;
static void *pru1DataMemory;
static int *pru1DataMemory_int;
prussdrv_map_prumem(PRUSS0_PRU1_DATARAM, &pru1DataMemory);
pru1DataMemory_int = (int *) pru1DataMemory;
// 数据写入PRU内核空间
*(pru0DataMemory_int) = TICKS_IEP; //4ms
*(pru0DataMemory_int+1) = vector_len_; //number of samples
*(pru1DataMemory_int) = TICKS_DMT; //4ms
*(pru1DataMemory_int+1) = vector_len_; //number of samples
for (int i=0; i< vector_len_; i++)
{
*(pru0DataMemory_int+2+i) = lumbar_period[i];
*(pru1DataMemory_int+2+i) = big_arm_period[i];
}
// PRU开始时间
struct timeval start_lumbar;
gettimeofday(&start_lumbar,NULL);
// 加载并执行 PRU 程序
prussdrv_exec_program (PRU_NUM0, "./redwall_arm_lumbar.bin");
prussdrv_exec_program (PRU_NUM1, "./redwall_arm_big_arm.bin");
// 等待来自pru的事件完成，返回pru 事件号
//prussdrv_pru_wait_event (PRU_EVTOUT_0);
prussdrv_pru_wait_event (PRU_EVTOUT_1);
// pru结束时间
struct timeval end_lumbar;
gettimeofday(&end_lumbar,NULL);
double diff;
diff = end_lumbar.tv_sec -start_lumbar.tv_sec + (end_lumbar.tv_usec - start_lumbar.tv_usec)*0.000001;
cout<< "lumbar 和 big_arm 程序已完成,历时约 "<< diff << "秒！" << endl;
// 清空数组
p_lumbar.clear();
v_lumbar.clear();
a_lumbar.clear();
p_big_arm.clear();
v_big_arm.clear();
a_big_arm.clear();
time_from_start.clear();
// 初始化数组长度
vector_len_ = -1;
// 禁用pru并关闭内存映射
prussdrv_pru_clear_event (PRU_EVTOUT_0, PRU0_ARM_INTERRUPT);
prussdrv_pru_clear_event (PRU_EVTOUT_1, PRU1_ARM_INTERRUPT);
prussdrv_pru_disable(PRU_NUM0);
prussdrv_pru_disable(PRU_NUM1);
prussdrv_exit ();
}
}
}
第一个bin文件使用的是IEP控制时间，新增的第二个bin使用DMTIMER2控制时间，代码的逻辑都是一样的：
// PRUSS program to output a simple PWM signal at fixed sample rate (100)
// Output is r30.10 (P8_28) and r30.9 (P8_29)
.origin 0
.entrypoint START
#define PRU1_R31_VEC_VALID 32 // 允许程序完成通知
#define PRU_EVTOUT_1 4 // 发送回的事件号
// Power, reset, and clock management (PRCM)
#define CM_PER 0x44e00000 // Clock module for peripherals
#define CM_DPLL 0x44e00500 // Clock module for phase-locked loops
#define CONTROL_MODULE 0x44e10000 // Control module (AM335x Tech Ref sec. 9)
//offsets
#define CM_PER_L4LS_CLKSTCTRL 0x00 // L4 clock state control register?
#define CM_PER_TIMER2_CLKCTRL 0x80 // timer activity registers...
#define CLKSEL_TIMER2_CLK 0x08 // timer clock source registers..
#define DMTIMER2 0x48040000
// offsets (from sec. 20.1.5 of ARM 335x Technical Reference)
#define TCLR 0x38 // timer control register
#define TCRR 0x3c // timer counter register
#define TLDR 0x40 // timer load register
#define TTGR 0x44 // timer trigger register
START:
// 使能OCP主口
LBCO r0, c4, 4, 4
CLR r0, r0, 4
SBCO r0, c4, 4, 4
// r0 保存数组元素地址, r1 保存滴答数(4ms), r2 保存数组长度
// r3 保存延迟因子, r4 保存占空比50
MOV r0, 0x00000000
LBBO r1, r0, 0, 4
MOV r0, 0x00000004
LBBO r2, r0, 0, 4 // r2 == 1或者2 说明数组执行完毕
MOV r0, 0x00000008
CONFIGUETIMER:
mov r5, CM_DPLL
mov r6, 0x00000001
sbbo r6, r5, CLKSEL_TIMER2_CLK, 4 // Set source to CLK_M_OSC
mov r5, CM_PER
mov r6, 0x00000002
sbbo r6, r5, CM_PER_TIMER2_CLKCTRL, 4 // Enable DMTIMER2
mov r5, DMTIMER2
LBBO r7,r5,TCRR,4 // 获取初始值
CONFIGUEPWM:
ADD r0, r0, 4 // 跳过第一个速度为0的点
SUB r2, r2, 1 // r2 自减
LBBO r3, r0, 0, 4 // 获取此时速度对应的延迟因子
LBBO r7,r5,TCRR,4 // 获取初始值
QBEQ IFSPEEDZERO, r3, 0 // 判断r3是否为0
LSR r12,r3,31
QBGT GPIOHIGH,r12, 1 // r3表示速度为正方向
JMP GPIOLOW
IFSPEEDZERO:
LBBO r8,r5,TCRR,4 // 读取timer数值
SUB r8,r8,r7 // 这里和IEP有点区别
QBLT IFSPEEDZERO, r1, r8 // 执行IFSPEEDZERO, 除非 超时
QBNE CONFIGUEPWM, r2, 2 // 下一个点
JMP END // 如果数据执行完毕了,直接跳转到结束
GPIOHIGH:
SET r30.t9
JMP TIMERSTART
GPIOLOW:
NOT r3,r3
ADD r3,r3,1
CLR r30.t9
TIMERSTART:
LBBO r7,r5,TCRR,4 // 获取初始值
PWMCONTROL:
MOV r4, 50 // 占空比50
SET r30.t10 // 输出引脚 P9_27 high
SIGNAL_HIGH:
MOV r10, r3 // 延迟因子
DELAY_HIGH:
SUB r10, r10, 1
QBNE DELAY_HIGH, r10, 0
SUB r4, r4, 1
QBNE SIGNAL_HIGH, r4, 0
MOV r4, 50 // 占空比50
CLR r30.t10 // 输出引脚 P9_27 low
SIGNAL_LOW:
MOV r10, r3 // 延迟因子
DELAY_LOW:
SUB r10, r10, 1
QBNE DELAY_LOW, r10, 0
SUB r4, r4, 1
QBNE SIGNAL_LOW, r4, 0
DELAYON:
LBBO r8,r5,TCRR,4 // 读取timer数值
SUB r8,r8,r7
QBLT PWMCONTROL, r1, r8 // 执行PWMCONTROL, 除非 超时
TIMERSTOP:
QBNE CONFIGUEPWM, r2, 2 // r2 == 1或者2 说明数组执行完毕
END:
MOV R31.b0, PRU1_R31_VEC_VALID | PRU_EVTOUT_1
HALT
上述程序小写部分是增加修改的地方，本来使用DMTIMER2不要使能和设置时钟频率的，直接读取即可，但是考虑到以后可能会用到其他的DMTIMER，所以特地记录一下。运行程序，示波器伺候，波形长度还是4ms，还是相当精确的。
下面两张图说明了由于先启动 PRU0,所以第二个波形要比第一个波形晚启动一定的时间，大约是240us。
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