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
• U-Blox 7 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)

• maybeEINT: PI17 (pin# 38) (possible: PI10..PI13, PI16..PI19 incl.; prefer: PI16, PI17 [muxed UART2 RTS, CTS]) [muxed SPI0, SPI1, UART5, UART6] (on GPIO-2)

• CAN: PH20 [pin# 33], PH21 [pin# 35] (on GPIO-3)
• PS2: PH12, PH13, PI14, PI15 [muxed with SPI0 CS, SPI1 CS, EINT] (on GPIO-3)
• EINT: PH0, PH9..PH11, PH14..PH21 incl. [muxed UART3, CSI] (on GPIO-3) ^^^ best: PH8,9 [pin#11],10,11

• 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 irgendwo drin?
• 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

Mainline Linux

• 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

#include <dt-bindings/pwm/pwm.h>

/ {
        pwm_bl: backlight {
                compatible = "pwm-backlight";
                pwms = <&pwm0 0 50000>; /* FIXME settings; FIXME use pwm0_pins_a. */
                brightness-levels = <0 2 5 7 10 12 15 17 255>; /* FIXME more */
                default-brightness-level = <0>;

                pinctrl-names = "default";
                pinctrl-0 = <&bl_enable_pin>;
                enable-gpios = <&pio 7 8 GPIO_ACTIVE_HIGH>; /* FIXME: LCD power: PH8. */
        };

        panel: panel {
                compatible = "innolux,at070tn92", "panel-dpi";
                backlight = <&pwm_bl>;
                /* TODO power-supply = <&vdd_pnl_reg> */
                #address-cells = <1>;
                #size-cells = <0>;
                port@0 {
                        reg = <0>;
                        #address-cells = <1>;
                        #size-cells = <0>;
                        panel_input: endpoint {
                                reg = <0>;
                                remote-endpoint = <&tcon0_out_lcd>;
                        };
                };
        };
};

&pio {
   ...
        bl_enable_pin: bl_enable_pin@0 {
                pins = "PH8";
                function = "gpio_out";
        };
        lcd_rgb888_pins: lcd-rgb888 {
                pins = "PD0", "PD1", "PD2", "PD3", "PD4", "PD5", "PD6", "PD7", 
                        "PD8", "PD9", "PD10", "PD11", "PD12", "PD13", "PD14", "PD15",
                        "PD16", "PD17", "PD18", "PD19", "PD20", "PD21", "PD22", "PD23",
                        "PD24", "PD25", "PD26", "PD27";
                function = "lcd0";
        };
};

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

tss463aa_clock_source: oscillator {
        #clock-cells = <0>;
        compatible = "fixed-clock";
        clock-frequency = <4000000>;
};

&spi2 {
	status = “okay”;
	pinctrl-names = “default”;
	pinctrl-0 = <&spi2_pins_a>, <&spi2_cs0_pins_a>;
	van0: tss463aa@1 {
		compatible = “atmel,tss463aa”;
		reg = <0>;
                interrupt-parent = <&pio>;
                interrupts = <8 10 IRQ_TYPE_LEVEL_LOW>; /* PI10 / EINT22 */  /* TODO specify as gpio-in */
                interrupt-names = "activity";
		spi-max-frequency = <4000000>;
		spi-cpol;
		spi-cpha;
                clocks = <&tss463aa_clock_source>;
                tss463aa,diagnosis-mode = <0>;
	};
};

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

&codec {
	status = “okay”;
};

/* touchscreen */
&rtp {
        allwinner,ts-attached;
        #thermal-sensor-cells = <0>;
        /* sensitive/noisy touch panel */
        allwinner,tp-sensitive-adjust = <0>;
        allwinner,filter-type = <3>;
};

&pwm {
        pinctrl-names = "default";
        pinctrl-0 = <&pwm0_pins_a>, <&pwm1_pins_a>;
        status = "okay";
};

&tcon0 {
        pinctrl-names = "default";
        pinctrl-0 = <&lcd_rgb888_pins>;
        status = "okay";
};

&tcon0_out {
        tcon0_out_lcd: endpoint@0 {
                reg = <0>;
                remote-endpoint = <&panel_input>;
        };
};

• 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 (Später: Selbstgeschriebenes CAN-Kernel-Modul)
  • 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

• SocketCAN-Netzwerkmodul für VAN-Bus: https://github.com/daym/linux/blob/van/drivers/net/can/spi/tss463aa.c

VAN Bus Monitoring Ergebnisse

Participiants (Arbitration IDs) on the Bus (Peugeot 307 XS)

0x4d4/RTR Radio Settings
0x4ec/RTR Track Time
0x4fc/RTR Lights in Instrument Array
0x524/RTR Car Status 2
0x554/RTR RDS Repeater
0x664/RTR Middle Console Buttons
0x824/RTR Speed and RPM
0x8a4/RTR Display
0x8c4/RTR Radio Buttons
0x9c4/RTR Steering Wheel Radio Remote Control Stick
0xe24/RTR VIN

0x4fc/RTR Lights in Instrument Array

• Offset 5:
  • Mask 0x80: Headlight low
  • Mask 0x40: Headlight high
  • Mask 0x20: Front fog lights
  • Mask 0x10: Rear fog lights
  • Mask 0x08: Right turn indicator
  • Mask 0x04: Left turn indicator

0x664/RTR Middle Console Buttons

• Offset 0:
  • Mask 0x02: Hazard
• Offset 2:
  • Mask 0x40: Door lock
  • Mask 0x0F: Brightness
• Offset 3:
  • Mask 0x02: ESP off

0x824/RTR Speed and RPM

• Offset 0 .. 1: RPM
  • X/10 if X != 0xFFFF else None
• Offset 2 .. 3: Speed
  • X/100 if X != 0xFFFF else None
• Offset 4 .. 6: Sequence

0x8a4/RTR Display

• Offset 0:
  • Mask 0x0F: Backlight intensity
  • Mask 0x80: ???

0x9c4/RTR Steering Wheel Radio Remote Control Stick

• Offset 0: "Buttons"
  • Mask 0x02: Source (outermost right button)
  • Mask 0x04: Decrease volume
  • Mask 0x08: Increase volume
  • Mask 0x40: Seek- (bottom)
  • Mask 0x80: Seek+ (top)