Мини-компьютеры/периферия/GPIO: различия между версиями

Версия от 22:20, 17 августа 2019

Данная страница находится в разработке.
Эта страница ещё не закончена. Информация, представленная здесь, может оказаться неполной или неверной.

Настройка систем ALT Linux для поддержки периферии к одноплатным и другим мини-компьютерам, которая подключается/подпаивается к разъемам/контактам на плате.

Внимание:

Страница предназначена для обсуждения настройки систем ALT Linux. Пожалуйста, не указывайте здесь 1) несистемную периферию (датчики и т.д.), работа с которой идет от пользователя и не требует настройки системы. 2) схематику подключения для конкретных плат.

Часы реального времени.

Много одноплатных компьютеров не имеет встроенных часов (rtc clock). Но можно подключить готовый модуль с отсеком для батарейки и микросхемой rtc clock, как правило, подключаемой по шине I2C.

Советы начинающему пользователю по выбору железа

В продаже есть множество готовых модулей rtc clock для Arduino, Raspberry Pi и т.д. от 50р и выше. Модуль можно спаять и самостоятельно, для винтажности взяв отсек для батарейки и часовой кварц со старой нерабочей материнки (кварцы там обычно ставили точнее, чем ширпотреб на готовых модулях). Если нужно качество и точность, я бы рекомендовал модуль на микросхеме DS3231. В общем случае, при выборе модуля для одноплатного компьютера желательно, чтобы

модуль мог работать от питания 3.3V

(выводы GPIO одноплатников, того же Raspberry Pi, не толерантны к 5V). Это микросхемы DS3231, DS1302, pcf8563, ...

на модуле либо не было подтягивающих резисторов к линиям SDA/SCL,

либо их можно было легко отключить джамперами. Обычно в одноплатнике на линии i2c уже есть подтягивающие резисторы к 3.3V, поэтому в модуле часов подтягивающие резисторы не нужны.

Нужно быть осторожными с готовыми модулями для Arduino на микросхеме DS1307. Они могут соблазнять дешевизной и изобилием предложений. Сама микросхеме по себе DS1307 питается от 5 вольт, но общается с одноплатником по шине I2C сигналами с уровнем 30%VDD (Low) и 70%VDD (High), т.е. не больше 3.5V. Таким образом, ее можно безболезненно подключать к выводам, не толерантным к 5V. Но! на плате модуля для Arduino могут быть распаяны подтягивающие резисторы (4K7) к 5V. Через них 5V придет на входы SoC одноплатника. Обычно это не смертельно, резисторы 4K7 ограничивают ток до 10мА, плюс в SoC на входах может быть встроенная защита от перенапряжения. Но это нештатный режим, ведущий с временем к деградации чипа. ^[1] Это как в дешевых светодиодных лампочках недобросовесные производители делают из 7W 10W, повышая напряжение на светодиодах, что резко сокращает срок их службы. Поэтому такой модуль нужно доработать, выпаяв из него подтягивающие резисторы.

Файл:Http://electromost.com/Novosti 0/Raspberry 1307 1.jpg

пример доработки Tiny RTC для Arduino.

Внимание: при подключении 5V модуля rtc clock для Arduino отключите подтягивающие резисторы с SDA/SCL на 5V!

Подключение i2c rtc clock

В ядре поддерживаются практически все популярные микросхемы i2c rtc clock. Однако их настройка требует некоторых телодвижений.

тестирование подключения i2c rtc clock

К примеру, рассмотрим пробное подключение модуля с микросхемой часов pcf8563 к шине i2c №1 (/dev/i2c-1).

# i2cdetect -y 1
     0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f
00:          -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
50: -- 51 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
70: -- -- -- -- -- -- -- --

Видим, что устройство доступно на шине №1 (опция -y 1) с адресом 0x51. Выполняем команду

# echo pcf8563 0x51 > /sys/class/i2c-adapter/i2c-1/new_device

после чего появится устройство /dev/rtc0.

dmesg | grep rtc

[   18.259456] rtc-pcf8563 1-0051: registered as rtc0

# i2cdetect -y 1
     0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f
00:          -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
10: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
20: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
30: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
40: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
50: -- UU -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
60: -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- 
70: -- -- -- -- -- -- -- --

теперь i2cdetect по адресу 0x51 показывет UU, что означает, что данное устройство открыто ядром и недоступно пользователю.

Для практически любого модуля часов указания по тестовому подключению можно легко найти в интернет.

Настройка системы для i2c rtc clock

Тонкость настройки системы для i2c rtc clock в том, чтобы при загрузке подключить часы и выставить время как можно раньше, чтобы получить правильное время в логах и отсутствие странного в /etc/adjtime.

В идеале, ядро должно увидеть часы прямо при старте ядра. Этот идеал достижим с помощью механизма Device Tree и Device Tree Overlay.

В отсутствие BIOS/UEFI механизм Device_Tree позволяет использовать одно и то же универсальное ядро, подгружая ему загрузчиком файл .dtb (Device Tree Binary) с описанием устройств конкретной платы. Более того, в Device_Tree есть возможность менять конфигурацию платы с помощью механизма Device Tree Overlay. Варианты конфигурации можно скомпилировать в файлы .dtbo и загрузчик u-boot при загрузке объединит файл .dtb с файлами .dtbo и получит текущую конфигурацию платы, которую передаст ядру. Device Tree можно условно сравнить с BIOS, а Overlays - с меню настроек BIOS.

В Raspbian имеется огромный набор оверлеев под различную GPIO периферию. для указанного выше модуля rtc в Raspbian достаточно добавить в /boot/config.txt

dtoverlay=i2c-rtc,pcf8563

и система загрузится как на машине со встроенными часами. кроме как в загрузчик, собственно в систему никаких настроек вносить не надо. К сожалению, это все богатство пока не входит в vanilla kernel, и сам механизм Device_Tree еще в разработке^[2].

Таким образом, в ALT файл оверлея придется откуда-то взять, адаптировать при необходимости, оттранслировать в .dtbo. Далее, в ALT конфигурации загрузчика не предусмотрена поддержка оверлеев, надо смотреть, как сделано, например, в armbian<ref>https://docs.armbian.com/User-Guide_Allwinner_overlays/<ref>.

Поэтому сейчас в ALT, к сожалению, проще править настройки. достаточно написать обработчики событий появления устройств i2c и rtc. казалось бы, для модуля из примера выше достаточно

KERNEL=="i2c-1", SUBSYSTEM=="i2c-dev", ACTION=="add", RUN+="/bin/sh -c 'echo pcf8563 0x51 > /sys/class/i2c-adapter/i2c-1/new_device'"
KERNEL=="rtc0", SUBSYSTEM=="rtc", ACTION=="add", RUN+="/sbin/hwclock -s --utc -f /dev/rtc0"

но udev запускает скрипты без CAP_SYS_TIME, пришлось hwclock выносить в systemd service:

$ cat /etc/udev/rules.d/10-i2c-rtc.rules
KERNEL=="i2c-1", SUBSYSTEM=="i2c-dev", ACTION=="add", RUN+="/bin/sh -c 'echo pcf8563 0x51 > /sys/class/i2c-adapter/i2c-1/new_device'"
KERNEL=="rtc0", SUBSYSTEM=="rtc", SUBSYSTEMS=="i2c", TAG+="systemd", ENV{SYSTEMD_WANTS}="i2c-rtc-hwclock.service"

$ cat /etc/systemd/system/i2c-rtc-hwclock.service
[Install]
RequiresMountsFor=/usr/share/zoneinfo

[Unit]
Description=Set system time from i2c hardware real time clock
CapabilityBoundingSet=CAP_SYS_TIME
Before=time-set.target getty.target chrony.service ntpd.service systemd-timedated.service
WantedBy=time-set.target getty.target chrony.service ntpd.service systemd-timedated.service

[Service]
Type=oneshot
ExecStart=/sbin/hwclock -s --utc

С такими настройками время выставляется на раннем этапе загрузки.

Советы начинающему пользователю по выбору железа

Внимание: при подключении 5V модуля rtc clock для Arduino отключите подтягивающие резисторы с SDA/SCL на 5V!

30 % and 70 % of VDD

TFT & touchscreen

TFT display

touchscreen

[1] ttp://electromost.com/news/raspberry_pi_dlja_domashnej_avtomatizacii_chasy_realnogo_vremeni/2015-09-13-135

[2] ttps://archive.fosdem.org/2018/schedule/event/hwenablement_simplifying_soc_enablement_in_linux/

[1]

[2]

@@ Строка 11: / Строка 11: @@
 | '''Внимание:'''
 Страница предназначена для обсуждения настройки систем ALT Linux.
 Пожалуйста, не указывайте здесь
-) перферию (датчики и т.д.),
+) несистемную периферию (датчики и т.д.),
-работа с которыми идет через пользовательское приложение
+работа с которой идет от пользователя
-и не требует изменения конфигурации системы.
+и не требует настройки системы.
-) схемантику подключения для конкретных плат.
+) схематику подключения для конкретных плат.
 |-
 |}
@@ Строка 28: / Строка 27: @@
 Но можно подключить готовый модуль с отсеком для батарейки и
 микросхемой rtc clock, как правило, подключаемой по шине I2C.
+=== Советы начинающему пользователю по выбору железа ===
+В продаже есть множество готовых модулей rtc clock для Arduino, Raspberry Pi и т.д. от 50р и выше.
+Модуль можно спаять и самостоятельно, для винтажности взяв отсек для батарейки и часовой кварц
+со старой нерабочей материнки (кварцы там обычно ставили точнее, чем ширпотреб на готовых модулях).
+Если нужно качество и точность, я бы рекомендовал модуль на микросхеме DS3231.
+В общем случае, при выборе модуля для одноплатного компьютера желательно, чтобы
+* модуль мог работать от питания 3.3V
+(выводы GPIO одноплатников, того же Raspberry Pi, не толерантны к 5V). Это микросхемы DS3231, DS1302, pcf8563, ...
+* на модуле либо не было подтягивающих резисторов к линиям SDA/SCL,
+либо их можно было легко отключить джамперами.
+Обычно в одноплатнике на линии i2c уже есть подтягивающие резисторы к 3.3V,
+поэтому в модуле часов подтягивающие резисторы не нужны.
+Нужно быть осторожными с готовыми модулями для Arduino на микросхеме DS1307.
+Они могут соблазнять дешевизной и изобилием предложений.
+Сама микросхеме по себе DS1307 питается от 5 вольт, но общается с одноплатником по шине I2C
+сигналами с уровнем 30%VDD (Low) и 70%VDD (High), т.е. не больше 3.5V.
+Таким образом, ее можно безболезненно подключать к выводам, не толерантным к 5V.
+Но! на плате модуля для Arduino могут быть распаяны подтягивающие резисторы (4K7) к 5V.
+Через них 5V придет на входы SoC одноплатника. Обычно это не смертельно,
+резисторы 4K7 ограничивают ток до 10мА, плюс в SoC на входах может быть встроенная защита
+от перенапряжения. Но это нештатный режим, ведущий с временем к деградации чипа.
+<ref>http://electromost.com/news/raspberry_pi_dlja_domashnej_avtomatizacii_chasy_realnogo_vremeni/2015-09-13-135</ref>
+Это как в дешевых светодиодных лампочках недобросовесные производители
+делают из 7W 10W, повышая напряжение на светодиодах, что резко сокращает срок их службы.
+Поэтому такой модуль нужно доработать, выпаяв из него подтягивающие резисторы.
+[[Файл:Http://electromost.com/Novosti_0/Raspberry_1307_1.jpg|мини|центр|пример доработки Tiny RTC для Arduino.]]
+{| style="border:1px solid #AAA; background:#F9F9F9; width:200px; margin: 0 0 1em 1em; padding:.2em; text-align:center;" class=noprint
+|-
+|[[Image:Gnome-dialog-warning.svg]]
+|-
+| '''Внимание:''' при подключении 5V модуля rtc clock для Arduino отключите подтягивающие резисторы с SDA/SCL на 5V!
+|}
+=== Подключение i2c rtc clock ===
 В ядре поддерживаются практически все популярные микросхемы i2c rtc clock.
 Однако их настройка требует некоторых телодвижений.
-=== тестирование подключения i2c rtc clock ===
+==== тестирование подключения i2c rtc clock ====
 К примеру, рассмотрим пробное подключение модуля с микросхемой часов pcf8563
@@ Строка 72: / Строка 114: @@
 можно легко найти в интернет.
-=== Настройка системы для i2c rtc clock ===
+==== Настройка системы для i2c rtc clock ====
 Тонкость настройки системы для i2c rtc clock в том, чтобы