请问怎样通过PRU-ICSS访问GPIO去实现电机正反转？

　　每个PRU都连接着一个OCP主口，它允许访问linux主机设备对应的内存地址。此功能允许PRU控制通用GPIO的输入和输出状态。PRU可访问Linux主机内存，但是访问速度要慢上好几倍，因为内存访问需要路由到外部的PRU-ICSS，在通过PRU-ICSS接口从/OCP从口接收返回结果。
　　首先测试用 PRU 通过/OCP主口访问 通用 GPIO 口。
　　设备树覆盖层如下，用示波器连接beaglebone的GND和P9_11，板子开机发现示波器一直显示的是高电平，如下操作将环境变量写入文件，这样就不用每次开机手动加载环境变量了。
　　对于通用GPIO口，模式和地址如下查询手册即可。对于增强型GPIO口，0x05表示输出模式，0x26表示输入模式。
　　
　　
　　__overlay__ { gpio_pins： pinmux_gpio_pins { // The GPIO pins pinctrl-single，pins = 《 0x070 0x07 // P9_11 MODE7 | OUTPUT | GPIO pull-down 0x074 0x27 // P9_13 MODE7 | INPUT | GPIO pull-down 》; }; pru_pru_pins： pinmux_pru_pru_pins { // The PRU pin modes pinctrl-single，pins = 《 0x1a4 0x05 // P9_27 pr1_pru0_pru_r30_5， MODE5 | OUTPUT | PRU 0x19c 0x26 // P9_28 pr1_pru0_pru_r31_3， MODE6 | INPUT | PRU 》; };}; $ vim 。/bashrc export SLOTS=/sys/devices/bone_capemgr.9/slots export PINS=/sys/kernel/debug/pinctrl/44e10800.pinmux/pins $ sudo sh -c “echo EBB-PRU-Example 》 $SLOTS” 加载好设备树之后，发现示波器上的高电平变成了低电平，说明设备树加载成功。
　　使用如下主程序测试motor_direction.cpp：
　　#include 《stdio.h》#include 《sys/time.h》#include 《sys/poll.h》#include 《sys/epoll.h》#include 《iostream》#include “prussdrv.h”#include 《pruss_intc_mapping.h》#define DELAY_US 4000 // Max. value = 21474836 us#define TICKS （（DELAY_US / 5） * 1000）#define PRU_NUM 0using namespace std;int main（void）{ if（getuid（）！=0）{ printf（“必须使用root权限，否则会提示段错误n”）; } tpruss_intc_initdata pruss_intc_initdata = PRUSS_INTC_INITDATA; prussdrv_init（）; prussdrv_open（PRU_EVTOUT_0）; prussdrv_pruintc_init（ &pruss_intc_initdata）; // PRU开始时间 struct timeval start; gettimeofday（&start，NULL）; prussdrv_exec_program （PRU_NUM， “。/motor_direction.bin”）; prussdrv_pru_wait_event （PRU_EVTOUT_0）; // pru结束时间 struct timeval end; gettimeofday（&end，NULL）; double diff; diff = end.tv_sec -start.tv_sec + （end.tv_usec - start.tv_usec）*0.000001; cout《《 “EBB PRU程序已完成，历时约 ”《《 diff 《《 “秒！” 《《 endl; // prussdrv_pru_clear_event （PRU_EVTOUT_0， PRU0_ARM_INTERRUPT）; prussdrv_pru_disable（PRU_NUM）; prussdrv_exit （）; return 0;} PRU程序如下motor_direction.p：
　　
　　// 选择gpio0_30和gpio0_31 对应 p9_11（OUT）和p9_13（IN）.origin 0.entrypoint ENABLEOCP#define DELAY_US 4000 // Max. value = 21474836 us#define TICKS （（DELAY_US / 5） * 1000）#define PRU0_R31_VEC_VALID 32#define PRU_EVTOUT_0 3#define GPIO0 0x44e07000 // GPIO 0 See the AM335x TRM，Table 2.2 Peripheral Map#define GPIO1 0x4804c000 // GPIO 1#define GPIO2 0x481ac000 // GPIO 2#define GPIO3 0x481ae000 // GPIO 3#define GPIO_CLEARDATA 0x190 // for clearing the GPIO registers， See the TRM section 25.4.1#define GPIO_DATAOUT 0x194 // for setting the GPIO registers#define GPIO_DATAIN 0x138 // to read the register data read from GPIO pins#define GPIO0_30 1《《30 // P9_11 gpio0［30］ Output - bit 30#define GPIO0_31 1《《31 // P9_13 gpio0［31］ Input - bit 31ENABLEOCP： // c4表示常量表的入口地址4，即ROU_ICSS CFG地址，加上4偏移量就可以访问SYSCFG寄存器 LBCO r0， C4， 4， 4 // load SYSCFG reg into r0 （use c4 const addr） 加载C4地址 CLR r0， r0， 4 // clear bit 4 （STANDBY_INIT） enable OCP master ports SBCO r0， C4， 4， 4 // store the modified r0 back at the load addr 将处理好的再写回C4GPIOOUThigh： // P9_11 为 out，并且一直是高电平（GPIO_DATAOUT） MOV r1， GPIO0 | GPIO_DATAOUT // 基址 | 偏移地址加载gpio并设置 MOV r2， GPIO0_30 // 将 GPIO0_30 的输出状态写入 r2 SBBO r2， r1， 0， 4 // 将r2的数据写到r1+0 开始的4个字节地址 MOV r0， TICKSDELAYON： SUB r0， r0， 1 QBNE DELAYON， r0， 0GPIOOUTlow： // P9_11 为 out，并且一直是低电平（GPIO_CLEARDATA） MOV r1， GPIO0 | GPIO_CLEARDATA // 加载 GPIO 并清除数据 MOV r2， GPIO0_30 // 将 GPIO0_30 的输出状态写入 r2 SBBO r2， r1， 0， 4 // 将r2的数据写到r1+0 开始的4个字节地址 MOV r0， TICKSDELAYOFF： SUB r0， r0， 1 QBNE DELAYOFF， r0， 0//GPIOOUTIN：// MOV r5， GPIO0 | GPIO_DATAIN // 加载 GPIO 并 检测数据的输入// LBBO r6， r5， 0， 4 // 加载r5中的数据放到r6中// QBBC MAINLOOP， r6.t31 // 判断是否置位，也就是如果没有按按钮，则继续MAINLOOPEND： MOV R31.b0， PRU0_R31_VEC_VALID | PRU_EVTOUT_0 HALT 因为在电机正反转实验当中，我只需要在电机速度大于0 的时候，让电机正传，只需要让特定GPio口持续输出高电平，速度小于0的时候，gpio输出持续输出低电平即可。所以将上述GPIP输入模式注释掉。上述程序事先的功能是让GPIO在TICK次滴答时间内先输出高电平，然后接下来TICKS次滴答时间内输出高电平，然后结束程序。这个切换时间在几毫秒之内，所以想要用电压表可能很难观测的到（增长延时时间则能清楚观测），因为机械臂规划的速度时间间隔在4ms，所以还是使用示波器来观察，调节到Normal模式，执行程序，发现示波器电压根本没有触发。
　　尝试手动加载GPIO：
　　root@beaglebone：~# cd /sys/class/gpio/root@beaglebone:/sys/class/gpio# lsexport gpiochip0 gpiochip32 gpiochip64 gpiochip96 unexportroot@beaglebone:/sys/class/gpio# echo 30 》 export root@beaglebone:/sys/class/gpio# lsexport gpio30 gpiochip0 gpiochip32 gpiochip64 gpiochip96 unexportroot@beaglebone:/sys/class/gpio# cd gpio30root@beaglebone:/sys/class/gpio/gpio30# lsactive_low direction edge power subsystem uevent valueroot@beaglebone:/sys/class/gpio/gpio30# cat direction inroot@beaglebone:/sys/class/gpio/gpio30# echo out 》 direction root@beaglebone:/sys/class/gpio/gpio30# cat value 0 再次执行程序，这次观测到了目标的波形，这说明使用PRU访问gpio也需要先将gpio口写入export。
　　$ reboot 再次从头开始，这次先加载gpio
　　$ sudo sh -c “echo EBB-PRU-Example 》 $SLOTS”$ sudo sh -c “echo 30 》/sys/class/gpio/export”$ sudo sh -c “echo out 》/sys/class/gpio/gpio30/direction”$ g++ motor_direction.cpp -o motor_direction -lpthread -lprussdrv$ pasm -b motor_direction.p$ sudo 。/motor_direction
　　使用通用型GPIO不仅需要加载设备树，还需要手动写入模式，而且速度相对与增强型GPIO速度要慢上不少。既然都是输出，虽然不过仅仅是高低电平，但是增强型GPIO还是有用武之地的。
　　现在测试使用PRU内部的增强型GPIO（EGP）。
　　修改上述设备树覆盖层如下，如果使用的输入输出口比较多，可以参考下面的这些。然后重新编译加载：
　　pru_pru_pins： pinmux_pru_pru_pins { // The PRU pin modespinctrl-single，pins = 《0x190 0x05 // P9_31 pr1_pru0_pru_r30_0， MODE7 | OUTPUT | PRU pr0 out spi sclk0x194 0x05 // P9_29 pr1_pru0_pru_r30_1， MODE7 | OUTPUT | PRU pr0 out spi MOSI0x198 0x05 // P9_30 pr1_pru0_pru_r30_2， MODE7 | OUTPUT | PRU pr0 out spi sync0x19c 0x05 // P9_28 pr1_pru0_pru_r30_3， MODE7 | OUTPUT | PRU pr0 in spi CONV0x1ac 0x26 // P9_25 pr1_pru0_pru_r31_7， MODE6 | INPUT | PRU pr0 out spi MISO0x1a4 0x05 // P9_27 pr1_pru0_pru_r30_5， MODE7 | OUTPUT | PRU pr0 in spi sclk0x1a8 0x26 // P9_41 pr1_pru0_pru_r31_6， MODE6 | INPUT | PRU pr0 in spi MISO0x1a0 0x3e // P9_42 。。。 25 and 27 are mucked up on the switch circuit0x0a0 0x05 // P8_45 pr1_pru1_pru_r30_0， MODE7 | OUTPUT | PRU pr1 out spi sclk0x0a4 0x05 // P8_46 pr1_pru1_pru_r30_1， MODE7 | OUTPUT | PRU pr1 out spi MOSI0x0a8 0x05 // P8_43 pr1_pru1_pru_r30_2， MODE7 | OUTPUT | PRU pr1 out spi sync0x0ac 0x05 // P8_44 pr1_pru1_pru_r30_3， MODE7 | OUTPUT | PRU pr1 in spi sclk0x0b8 0x05 // P8_39 pr1_pru1_pru_r30_6， MODE7 | OUTPUT | PRU pr1 in spi CONV0x0b4 0x26 // P8_42 pr1_pru1_pru_r31_5， MODE6 | INPUT | PRU pr1 in spi MISO0x0bc 0x26 // P8_40 pr1_pru1_pru_r31_7， MODE6 | INPUT | PRU pr1 out spi MISO0x0b0 0x26 // P8_410x0e0 0x26 // P8_27》; 测试就暂时使用p9_27和p9_31作为PWM和GPIO方向输出（高电平正转，低电平反转）。
　　__overlay__ { gpio_pins： pinmux_gpio_pins { // The GPIO pins pinctrl-single，pins = 《 0x070 0x07 // P9_11 MODE7 | OUTPUT | GPIO pull-down 0x074 0x27 // P9_13 MODE7 | INPUT | GPIO pull-down 》; }; pru_pru_pins： pinmux_pru_pru_pins { // The PRU pin modes pinctrl-single，pins = 《 0x1a4 0x05 // P9_27 pr1_pru0_pru_r30_5， MODE5 | OUTPUT | PRU 0x190 0x05 // P9_31 pr1_pru0_pru_r30_0， MODE5 | OUTPUT | PRU 》; };}; 编译成设备树二进制文件$ dtc -I dts -O dtb -@ EBB-GPIO-Example-00A0.dts 》》 EBB-GPIO-Example-00A0.dtbo覆盖设备树$ sudo cp EBB-GPIO-Example-00A0.dtbo /lib/firmware反编译成设备树文本$ dtc -I dts -O dts -@ EBB-GPIO-Example-00A0.dtbo 》 EBB-GPIO-Example-00A0.dts 使用和之前一样的加方式，这里有一点需要注意，编译的二进制文件名称必须是-00A0结尾的，也就是要和设备树的内容保持一致，这样加载才是有效的。用示波器连接beaglebone的GND和P9_31，P9_27，修改程序线程代码用于测试：
　　void *lumbar_motor（void *）{ while（1） { usleep（1000）; if（v_lumbar.size（） == vector_len_） { cout《《 “插补规划的数组长度： ”《《 vector_len_《《endl; // 使用 prussdrv_pruintc_intc 初始化 // PRUSS_INTC_INITDATA 使用的是 pruss_intc_mapping.h头文件 tpruss_intc_initdata pruss_intc_initdata = PRUSS_INTC_INITDATA; // 分配并初始化内存空间 prussdrv_init （）; prussdrv_open （PRU_EVTOUT_0）; // 映射 PRU 的中断 prussdrv_pruintc_init（&pruss_intc_initdata）; // 存储周期数组，谐波减速器的减速比是50，速度数组的单位是弧度每秒 srand（（unsigned int）time（NULL））; // n = K*f = K / T;注意单位！！！ // 周期单位是ns，延迟因子单位是us // 现在要储存负数了，不能使用unsigned int了，反正范围也不溢出 int lumbar_period［vector_len_］; for （int i=0; i《vector_len_; i++）{ // 转换成延时因子 // lumbar_period = int（K / v_lumbar * 0.001）; // PRU稳定循环开销1.6u，计算周期的时候需要考虑 //lumbar_period = rand（）% 20 - 10; //if（lumbar_period==0）{ // lumbar_period = -10; //} lumbar_period = i%2==0？10：-10; // 测试用例，交替更换正负号，方便观察 } // 映射内存 static void *pru0DataMemory; static int *pru0DataMemory_int; prussdrv_map_prumem（PRUSS0_PRU0_DATARAM， &pru0DataMemory）; pru0DataMemory_int = （int *） pru0DataMemory; // 数据写入PRU内核空间 *（pru0DataMemory_int） = TICKS; //4ms *（pru0DataMemory_int+1） = vector_len_; //number of samples for （int i=0; i《 vector_len_; i++） { *（pru0DataMemory_int+2+i） = lumbar_period; } // PRU开始时间 struct timeval start; gettimeofday（&start，NULL）; // 加载并执行 PRU 程序 prussdrv_exec_program （PRU_NUM， “。/redwall_arm_client.bin”）; // 等待来自pru的事件完成，返回pru 事件号 int n = prussdrv_pru_wait_event （PRU_EVTOUT_0）; // pru结束时间 struct timeval end; gettimeofday（&end，NULL）; double diff; diff = end.tv_sec -start.tv_sec + （end.tv_usec - start.tv_usec）*0.000001; cout《《 “EBB PRU程序已完成，历时约 ”《《 diff 《《 “秒！” 《《 endl; // 清空数组 p_lumbar.clear（）; v_lumbar.clear（）; a_lumbar.clear（）; time_from_start.clear（）; // 初始化数组长度 vector_len_ = -1; // 禁用pru并关闭内存映射 prussdrv_pru_disable（PRU_NUM）; prussdrv_exit （）; } }}
　　考虑到速度的正负，需要将原本的无符号unsigned int 转换成有符号整形 int，它们都是占4个字节的，唯一不同的是无符号在寄存器的表示方式是最高位是0对应正数，最高位为1对应负数，最高位作为符号位会导致最大值范围变小，不过操作过程并不会溢出，所以不考虑了。
　　当速度为负的时候，转换得到的延迟因子也是负，不能通过比较延迟因子和0的大小来判断正负，而是要判断保存延迟因子的二进制数的最高位是0还是1，我通过右移操作实现判断正负。
　　汇编中可以通过获取绝对值或者对二进制表示的负数取反+1得到其相反数。
　　// PRUSS program to output a simple PWM signal at fixed sample rate （100）// Output is r30.5 （P9_27） and r30.0 （P9_31）.origin 0.entrypoint START#define PRU0_R31_VEC_VALID 32 // 允许程序完成通知#define PRU_EVTOUT_0 3 // 发送回的事件号#define IEP 0x2E000 // IEP使用常量寄存器START： // r0 保存数组元素地址， r1 保存滴答数（4ms）， r2 保存数组长度 // r3 保存延迟因子， r4 保存占空比50 // r5 保存IEP地址， r6 保存IEP作用地址， r7 保存使能IEP的参数， r8 保存使不能IEP的参数， r9 保存清空操作参数 // r10 临时寄存器，主要用于暂存r3 // r11 保存读取的timer数值，r12用来存储右移的值 MOV r0， 0x00000000 LBBO r1， r0， 0， 4 MOV r0， 0x00000004 LBBO r2， r0， 0， 4 // r2 == 1或者2 说明数组执行完毕 MOV r0， 0x00000008CONFIGUETIMER： // GLOBAL_CONFIG 0x1 to enable // 0x10 to set default increment // 0x100 to set compensation increment MOV r5， IEP LDI r6， 0 // 使不能作用地址 MOV r7， 0x111 MOV r8， 0 LDI r9， 1 SBBO r8，r5，r6，4 // 使不能 LDI r6， 0xC // 清空作用地址 SBBO r9，r5，r6，4 // clear bitCONFIGUEPWM： ADD r0， r0， 4 // 跳过第一个速度为0的点 SUB r2， r2， 1 // r2 自减 LBBO r3， r0， 0， 4 // 获取此时速度对应的延迟因子 LSR r12，r3，31 // 对r3中的数进行右移操作，右移31位得到最高位的数值，1为负，0为正 QBGT GPIOHIGH，r12， 1 // r3表示速度为正方向 JMP GPIOLOWGPIOHIGH： // p9_31 输出高电平 SET r30.t0 JMP TIMERSTARTGPIOLOW： // p9_31 输出低电平 NOT r3，r3 // 取反+1得到负数的相反数 ADD r3，r3，1 CLR r30.t0TIMERSTART： ***bo r7，r5，0，4 // 使能IEP并且开始计数PWMCONTROL： MOV r4， 50 // 占空比50 SET r30.t5 // 输出引脚 P9_27 highSIGNAL_HIGH： MOV r10， r3 // 延迟因子DELAY_HIGH： SUB r10， r10， 1 QBNE DELAY_HIGH， r10， 0 SUB r4， r4， 1 QBNE SIGNAL_HIGH， r4， 0 MOV r4， 50 // 占空比50 CLR r30.t5 // 输出引脚 P9_27 lowSIGNAL_LOW： MOV r10， r3 // 延迟因子DELAY_LOW： SUB r10， r10， 1 QBNE DELAY_LOW， r10， 0 SUB r4， r4， 1 QBNE SIGNAL_LOW， r4， 0DELAYON： LBBO r11，r5，0xC，4 // 读取timer数值 QBLT PWMCONTROL， r1， r11 // 执行PWMCONTROL， 除非 超时TIMERSTOP： SBBO r8，r5，0，4 // 停止计数，并停止IEP SBBO r8，r5，0xC，4 // 使计数器的数据为0 QBNE CONFIGUEPWM， r2， 2 // r2 == 1或者2 说明数组执行完毕END： MOV R31.b0， PRU0_R31_VEC_VALID | PRU_EVTOUT_0 HALT
　　实际ROS规划的路径中，机械臂的某个关节的速度有可能很长一段时间都是0，然后上面的测试方法并没有考虑的速度为0，从而导致延迟因子也变成0的情况，所有对测试代码稍作修改，增加了一个IFSPEEDZERO的label，用于处理速度为0 的情况：
　　int lumbar_period［vector_len_］;for （int i=0; i《vector_len_; i++）{ // 转换成延时因子 // lumbar_period = int（K / v_lumbar * 0.001）; // PRU稳定循环开销1.6u，计算周期的时候需要考虑 if（i%10==0） { lumbar_period = 0; } else { lumbar_period = i%2==0？-10:10; }} // PRUSS program to output a simple PWM signal at fixed sample rate （100）// Output is r30.5 （P9_27） and r30.0 （P9_31）.origin 0.entrypoint START#define PRU0_R31_VEC_VALID 32 // 允许程序完成通知#define PRU_EVTOUT_0 3 // 发送回的事件号#define IEP 0x2E000 // IEP使用常量寄存器START： // r0 保存数组元素地址， r1 保存滴答数（4ms）， r2 保存数组长度 // r3 保存延迟因子， r4 保存占空比50 // r5 保存IEP地址， r6 保存IEP作用地址， r7 保存使能IEP的参数， r8 保存使不能IEP的参数， r9 保存清空操作参数 // r10 临时寄存器，主要用于暂存r3 // r11 保存读取的timer数值，r12用来存储右移的值 MOV r0， 0x00000000 LBBO r1， r0， 0， 4 MOV r0， 0x00000004 LBBO r2， r0， 0， 4 // r2 == 1或者2 说明数组执行完毕 MOV r0， 0x00000008CONFIGUETIMER： // GLOBAL_CONFIG 0x1 to enable // 0x10 to set default increment // 0x100 to set compensation increment MOV r5， IEP LDI r6， 0 // 使不能作用地址 MOV r7， 0x111 MOV r8， 0 LDI r9， 1 SBBO r8，r5，r6，4 // 使不能 LDI r6， 0xC // 清空作用地址 SBBO r9，r5，r6，4 // clear bitCONFIGUEPWM： ADD r0， r0， 4 // 跳过第一个速度为0的点 SUB r2， r2， 1 // r2 自减 LBBO r3， r0， 0， 4 // 获取此时速度对应的延迟因子 QBEQ IFSPEEDZERO， r3， 0 // 判断r3是否为0 LSR r12，r3，31 QBGT GPIOHIGH，r12， 1 // r3表示速度为正方向 JMP GPIOLOWIFSPEEDZERO： SBBO r7，r5，0，4 // 使能IEP并且开始计数 LBBO r11，r5，0xC，4 // 读取timer数值 QBLT IFSPEEDZERO， r1， r11 // 执行IFSPEEDZERO， 除非 超时 SBBO r8，r5，0，4 // 停止计数，并停止IEP SBBO r8，r5，0xC，4 // 使计数器的数据为0 QBNE CONFIGUEPWM， r2， 2 // 下一个点 JMP END // 如果数据执行完毕了，直接跳转到结束GPIOHIGH： SET r30.t0 JMP TIMERSTARTGPIOLOW： NOT r3，r3 ADD r3，r3，1 CLR r30.t0TIMERSTART： SBBO r7，r5，0，4 // 使能IEP并且开始计数PWMCONTROL： MOV r4， 50 // 占空比50 SET r30.t5 // 输出引脚 P9_27 highSIGNAL_HIGH： MOV r10， r3 // 延迟因子DELAY_HIGH： SUB r10， r10， 1 QBNE DELAY_HIGH， r10， 0 SUB r4， r4， 1 QBNE SIGNAL_HIGH， r4， 0 MOV r4， 50 // 占空比50 CLR r30.t5 // 输出引脚 P9_27 lowSIGNAL_LOW： MOV r10， r3 // 延迟因子DELAY_LOW： SUB r10， r10， 1 QBNE DELAY_LOW， r10， 0 SUB r4， r4， 1 QBNE SIGNAL_LOW， r4， 0DELAYON： LBBO r11，r5，0xC，4 // 读取timer数值 QBLT PWMCONTROL， r1， r11 // 执行PWMCONTROL， 除非 超时TIMERSTOP： SBBO r8，r5，0，4 // 停止计数，并停止IEP SBBO r8，r5，0xC，4 // 使计数器的数据为0 QBNE CONFIGUEPWM， r2， 2 // r2 == 1或者2 说明数组执行完毕END： MOV R31.b0， PRU0_R31_VEC_VALID | PRU_EVTOUT_0 HALT