【正点原子FPGA连载】第八章Linux基础外设的使用--摘自【正点原子】领航者 ZYNQ 之linux驱动开发指南

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第八章Linux基础外设的使用

通过对Petalinux和XSDK的学习我们了解了如何使用Petalinux定制Linux和如何使用XSDK开发Linux应用。本章我们学习如何通过Linux系统控制领航者开发板上的基础外设，如LED、EEPROM等。这些外设都可以在终端通过Shell来控制，非常方便。


8.1GPIO之LED的使用
GPIO驱动程序通过sysfs文件系统提供了用户空间对GPIO的访问，因而通过终端控制LED极其方便。我们启动领航者开发板，进入第六章定制的Linux系统后在串口终端中输入如下命令进入到sysfs文件系统的leds接口处：

1. cd /sys/class/leds
   
2. ls

复制代码

通过ls命令可以看到我们在设备树中配置的led，如下图所示：

图 19.1.1 查看led

这6个LED对应领航者开发板上的6个LED灯，具体与领航者开发板上LED的对应关系与17.2.7节的设备树文件的led配置有关。我们先来看下led下的内容，以ps_led1为例，输入“ls ps_led1”，执行结果如下图所示：

图 19.1.2 led下的内容

可以看到有有brightness和trigger。Brightness可以控制led灯的亮灭，trigger可以选择触发方式。我们向ps_led1的brightness写入0，即输入“echo 0 > ps_led1/brightness”命令，如下图所示：

图 19.1.3 输入“echo 0 > ps_led1/brightness”命令

可以看到领航者核心板上的标号led2的led灯灭，现在输入“echo 1 > ps_led1/brightness”命令，如下图所示：

图 19.1.4 输入“echo 1 > ps_led1/brightness”命令

可以看到领航者核心板上的标号led2的led灯亮，这就是通过brightness 来控制led灯的亮灭，其他led灯也可以以此种方式控制。
现在我们来看下如何通过trigger来控制led。首先输入“cat ps_led1/trigger”命令看下有多少种触发方式，如下图所示：

图 19.1.5 查看触发方式

可以看到触发方式非常多，我们先来设置触发方式为“none”，看下有什么效果，命令为“echo none > ps_led1/trigger”，如下图所示：

图 19.1.6 触发方式为“none”

没看到领航者核心板上的标号led2的led灯有反应。不过也是，触发方式为”none”,肯定没反应。现在试一下timer触发，输入命令“echo timer > ps_led1/trigger”，如下图所示：

图 19.1.7 timer触发

可以看到领航者核心板上的标号led2的led灯以定时器的方式每秒闪烁一次，这跟我们在设备树中配置的结果一样。现在来看下heartbeat方式的效果，输入命令“echo heartbeat > ps_led1/trigger”，如下图所示：

图 19.1.8 heartbeat方式

此时可以看到领航者核心板上的标号led2的led灯像心跳一样的闪烁。其它触发方式，这里就不给大家一一列举了，有兴趣的读者可以自行探索，需要提醒的是并不是所有的触发方式都能有反应，必须满足触发条件才行。
8.2IIC之EEPROM与RTC的使用
领航者开发板上有两个IIC外设，一个是EEPROM，另一个是RTC。首先我们来看下如何读写EEPROM。
在/sys/class/i2c-dev目录下有两个IIC接口，如下图所示：

图 19.2.1 IIC接口

对应我们在配置Vivado工程时启用的两个PS端的IIC。其中IIC0接到HDMI的DDC接口，IIC1接到开发板上的EEPROM和RTC。我们进入到/sys/class/i2c-dev/device/目录下，查看该目录下的内容，如下图所示：

图 19.2.2 两个不同的器件地址

可以看到有50和51两个不同的器件地址，对应我们在17.2.7节配置设备树的EEPROM和RTC的地址，如下图所示：

图 19.2.3 设备树中的配置

我们进入到1-0050/目录下，可以看到eeprom设备，如下图所示：

图 19.2.4 eeprom设备

可以向其中写入内容，我们向其中写入“hello linux”，然后读取出来，输入命令如下：

1. echo hello linux > eeprom
   
2. head -1 eeprom

复制代码

执行结果如下图所示：

图 19.2.5 读写eeprom

至此我们eeprom设备的读写就完成了。下面我们来看另一个IIC设备--RTC。
我们进入到1-0051/目录下，看下其目录内容，输入命令如下：

1. cd ../1-0051/
   
2. ls

复制代码

执行结果如下图所示：

图 19.2.6 RTC

可以看到有一个rtc文件夹，那么操作rtc是不是像eeprom那样呢？
当然不是，对于rtc，linux有一个专用的命令：hwclock。
在Linux中有硬件时钟与系统时钟两种时钟。硬件时钟是指电路板上的时钟设备，也就是通常可在BIOS 画面设定的时钟。系统时钟则是指kernel中的时钟。当Linux启动时，系统时钟会去读取硬件时钟的设定，之后系统时钟即独立运作。所有Linux相关指令与函数都是读取系统时钟的设定。
使用date和hwclock命令可分别查看和设定系统时钟和硬件时钟。
在串口终端中输入下面的指令查看系统时间：
date
串口终端如下图所示：

图 19.2.7 date

上图中箭头所指示的位置就是当前的系统时间。
在串口终端中输入下面的指令查看硬件（RTC）时钟：
hwclock
串口终端如下图所示：

图 19.2.8 hwclock

上图中箭头所指示的位置就是当前 RTC 时钟芯片中的时间。
在串口终端中输入下面的指令将系统时间设置为当前日期和时间（2019/11/11，15:15:00），然后使用 date 指令查看所设置的系统时间：

1. date -s "2019-11-11 15:15:00"
   
2. date

复制代码

执行结果如下图所示：

图 19.2.9 系统时间设置

在串口终端中输入下面的命令将系统时间写入RTC时钟芯片中，然后使用hwclock命令查看硬件时钟。

1. hwclock -w // 将系统时钟同步至硬件时钟
   
2. hwclock    // 查看硬件时钟

复制代码

执行结果如下图所示：

图 19.2.10 写入RTC时钟