Navi

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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

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)

Hardware-Fallstricke

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

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>, <&spi2_cs0_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
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