Navi

Ziele

• Linux-Navigationsgerät fürs Auto bauen mit ausschließlich Free Software.
• Einarbeiten in UART, SPI, I²C, SPI mit Linux >= 4.4
• Spaß haben

Hardware, abstrakt

• Stromversorgung
• GPS
• FM-Radio
• VAN Bus Controller für Display, Tasten etc

Hardware, konkret

• 12 V -> 5 V Anker PowerDrive 2 Auto "Ladegerät" 24W / 4.8A 2-Port USB
• MT3329 GPS Receiver
• TSS463-AA VAN Bus Controller
• MCP2551 CAN Line Driver
• RDA5807M FM Radio
• TDA7850 4-Kanal-Audio-Verstärker
• PT7313E Audio Filter
• MAX3002 Level Shifter
• A20-OLinuXIno-LIME2 Host Computer

Verbindungen

• 12 V -> 5 V Anker Netzteil für Auto: ISO-Stecker, USB
• MT3329 GPS Receiver: UART4
• TSS463-AA VAN Bus Controller: SPI2
• MCP2551 CAN Line Driver: UART, aber zwischen TSS463-AA und MCP2551
• RDA5807M FM Radio: I²C2, Antenne
• TDA7850 4-Kanal-Audio-Verstärker: Cinch, ISO-Stecker
• PT7313E Audio Filter: I²C, Klinke
• A20-OLinuXIno-LIME2 Host Computer: Ethernet

A20 Pinout

• UART4: PG10,PG11 (on GPIO-1)
• SPI2: PC19,20,21,22 (on GPIO-1)
• I2C2: PB20, PB21 (on GPIO-1)

• EINT: PI17 (possible: PI10..PI13, PI16..PI19 incl.; prefer: PI16, PI17 [muxed UART2 RTS, CTS]) [muxed SPI0, SPI1, UART5, UART6] (on GPIO-2)

• CAN: PH20, PH21 (on GPIO-3)
• PS2: PH12, PH13, PI14, PI15 [muxed with SPI0 CS, SPI1 CS, EINT] (on GPIO-3)
• maybeEINT: PH0, PH9..PH11, PH14..PH21 incl. [muxed UART3, CSI] (on GPIO-3) ^^^ best: PH8,9,10,11 [but not used!]

• FM In: FMINR, FMINL (on GPIO-4)
• Line In: LINEINR, LINEINL (on GPIO-4)
• [TV In: TVIN0, TVIN1, TVIN2, TVIN3 (on GPIO-4)]

• maybe TODO: IR (both CIR and IRDA)

FM-Antenne

• vorhanden am Auto etc
• hat möglicherweise eingebauten Verstärker
  • Verstärker schwierig zu finden (ist meist außerhalb des Autos)
  • Phantomspeisung zur Stromversorgung nötig?
• Buchse? ISO oder DIN? Wahrscheinlich DIN.
• Impedanz? 150 Ω (wahrscheinlich)? 50 Ω (wahrscheinlich nicht)? Antennenanpassung nötig?

EMI

• ElectroMagnetic Interference
• unsere Hardware stellt viele Hochfrequenzstörquellen dar
• Störung von außen gibt’s vielleicht auch
• Audioverstärker sollte nicht gestört werden
• Faradayscher Käfig nötig (1 oder mehr)
  • Filterplatte mit Masse
  • min. 2 Lagen

Ghost in the Machine

• Pull-Up-Widerstände sind auf den Kommunikationsleitungen notwendig, damit kein Blödsinn gesendet/empfangen wird, wenn ein Gerät ohne Strom ist

Software

• Selbstgebastelte (wenn sinnvoll User-Space-) Treiber für die Hardware
  • http://svn.nomike.com/playground/trunk/Navi/
• MT3329 geht über gpsd schon
  • xgps-Testprogramm

Linux 4.4-rc2

• Hardware und Verbindungen müssen im Device-Tree-File eingetragen sein (d.h. eingetragen werden)

• Device Tree
  • offiziell sollten für Peripherie Device-Tree-Overlays verwendet werden (wird zusätzlich zum Board-Device-Tree-File geladen):
    • Spezialsyntax __overlay__ { … }
    • dtc -@ xxx.dts
    • Linux Command Line: dtoverlay=xxx.dtb beim Booten
    • geht nicht in Debian, weil "/plugin/" unbekannt
  • Hack: Board-File editieren
    • bei unserem Host: sun7i-a20-olinuxino-lime2.dts
    • folgendes hinten anhängen und dann: make dtbs und die entstehende Datei sun7i-a20-olinuxino-lime2.dtb dem Bootvorgang zur Verfügung stellen

/ {
	tss463aa {
		compatible = “atmel,tss463aa”;
		clocks = <&clk_out_a>;
		clock-frequency = <8000000>;
		pinctrl-0 = <&clk_out_a_pins_a>;
		pinctrl-names = "default";
	};
};

&uart4 {
	pinctrl-names = “default”;
	pinctrl-0 = <&uart4_pins_a>;
	status = “okay”;
};

&spi2 {
	status = “okay”;
	pinctrl-names = “default”;
	pinctrl-0 = <&spi2_pins_a>;
	van0: tss463aa@1 {
		compatible = “atmel,tss463aa”;
		reg = <0>;
		spi-max-frequency = <4000000>;
		spi-cpol;
		spi-cpha;
	};
};

&i2c2 {
	pinctrl-names = “default”;
	pinctrl-0 = <&i2c2_pins_a>;
	status = “okay”;
};

&codec {
	status = “okay”;
};

• Für spidev in Linux drivers/spi/spidev.c editieren:
  • das Array spidev_dt_ids erweitern um

	{ .compatible = “atmel,tss463aa” },

• • vor dem (existierenden) Sentinel

	{},

• • dann ausführen:

make modules
make modules_install

User-Space

• Zugriff auf SPI über spidev
  • Linux-Source muss editiert werden., damit /dev/-Datei erscheint
  • es existieren verschiedene Headerfiles für SPI. Vorsicht! linux-headers-Paket im User Space installieren&verwenden, nicht /usr/src/linux/include
• Zugriff auf I2C funktioniert auch so
• Zugriff auf UART funktioniert auch so
• Interrupts (EINTxx):
  • /sys/class/gpioXXX/edge
  • /sys/class/gpioXXX/uevent
  • poll() oder select() auf errors

http://svn.nomike.com/playground/trunk/Navi/

Softwarekonfiguration

http://www.catb.org/gpsd/gpsd-time-service-howto.html

Linux Kernel:

   CONFIG_PPS=y
   CONFIG_PPS_CLIENT_LDISC=y

TODO

• besser: Interrupts im Kernel abarbeiten
  • Vorteil: diese werden auch abgearbeitet wenn das User-Space-Programm gerade kaputt ist und wir stellen so sicher, dass das auslösende Gerät weiterarbeiten kann.
• noch besser: SocketCAN-Netzwerkmodul für VAN-Bus schreiben
  • einfachste Vorlage: vcan