问题描述

我应该如何修改和/或编译 Robot Control Library 以与使用略有不同引脚分配的不同 beaglebone cape 一起使用？

我想要重新使用机器人控制库的主要原因是能够通过 PRU 读取第四个编码器。除此之外，我只需要访问编码器和 pwm 模块。

解决方法

TL;DR

修改 PRU 固件以从不同的引脚读取编码器信号很容易。弄清楚如何为我需要的功能组合组装一个工作设备树要困难得多。

我欢迎任何关于我应该如何做到这一点的反馈，或者我可以如何改进我目前拥有的。

机器人控制库+电机罩

Robotics Cape 和 BeagleBone Blue 为伺服控制四个电机提供了交钥匙解决方案，如果您对以 8V 驱动它们感到满意（例如 2S LIPO 电池）。 Motor Cape 可以处理更高的驱动电压（和更大的电流），但不包括编码器。将编码器插入 P8 和 P9 Motor Cape 上的标头非常简单，但 BeagleBone 本身只有 3 个编码器计数器 (eQEP)。
机器人控制库通过使用 PRU0 读取第四个编码器解决了这个问题。然而，一些 Motor Cape 与 Robot Control Library 对 Robotics Cape 的期望之间存在引脚冲突。

那么，使用机器人控制库读取编码器和驱动电机有多么困难电机角上的不同引脚排列？如果您已经能够胜任 BeagleBone，那么可能根本不难设备树覆盖，我不是...

一切从一个计划开始——引脚选择

别针	PRU 位	机器人斗篷	电机披风
P8_15	15	编码 4B	--
P8_16	14	编码 4A	M2 目录
P9_25	7	IMU	--

机器人控制库期望第四个编码器出现在 P8_15 和 P8_16 上，但是 Motor Cape 将 P8_16 接线作为方向信号。只有 12 个引脚而不是配置作为 PRU0 的输入，我最终选择了 P9_25，因为我不需要 IMU 功能。

我找到的关于哪些引脚可用于哪些目的的最佳参考是这些 pdf：

最简单的部分 -- 修改 PRU 代码

机器人控制库将 pru_firmware/src/pur0-encoder.asm 中的编码器信号输入位定义为

; Encoder counting definitions
; these pin definitions are specific to SD-101D Robotics Cape
    .asg    r0,OLD     ; keep last known values of chA and B in memory
    .asg    r1,EXOR    ; place to store the XOR of old with new AB vals
    .asg    14,A
    .asg    15,B

这可以修改为在第 7 位（寄存器 31，用于所有输入）上查找 A 通道

; Encoder counting definitions
; these pin definitions are specific to SD-101D Robotics Cape
    .asg    r0,EXOR    ; place to store the XOR of old with new AB vals
    .asg    07,B

注意 PRU 固件必须通过运行 make 和 sudo make install 单独编译在 pru_firmware 目录中。它不作为构建其余部分的一部分自动编译来自顶级 Makefile 的库。

有用的提示：我实际运行的是哪个版本？

有关于修改 librobotcontrol 的报告版本的说明 library/version_updating_howto.txt。我按照这些说明创建了自己的 “私人”版本号，以便我可以确认我实际上正在运行我修改过的库的版本。此版本由 rc_test_drivers 报告。

然而……如上所述，PRU 固件没有被顶级 Makefile 编译，所以有一段时间我在 PRU 中运行带有“旧”固件的“新”版本 librobotcontrol。

几乎可以工作的部分——设备树

我在文档和代码中找到了 librobotcontrol 设备树覆盖的参考不再需要，因为 Robotics Cape 使用了自己的设备树。

现在不推荐使用覆盖层，而披风有自己的完整设备树。

我还观察到，运行推荐的 configure_robotics_dt.sh 替换了 /boot/uEnv.txt 以下加载单个设备树二进制文件 (.dtb) 的简化版本

uname_r=4.19.94-ti-r42
dtb=am335x-boneblack-roboticscape.dtb
cmdline=coherent_pool=1M

我发现的有关设备树、pinmux 等一般信息的最喜欢的参考是 http://www.ofitselfso.com/BeagleNotes/AboutTheDeviceTree.pdf 然而，我现在意识到有些细节有点过时，所以要小心。

因为我几乎不知道从哪里开始，所以我开始修改机器人披风设备树刚好足以消除与摩托斗篷的冲突。我分叉和克隆 https://github.com/beagleboard/BeagleBoard-DeviceTrees 并创建了两个新文件

am335x-boneblack-custom.dts
- am335x-boneblack-roboticscape.dts 的副本
- 更改了 model 以使新设备树可识别
- 将 #include 改为指向 am335x-custom.dtsi 而不是 am335x-roboticscape.dtsi
am335x-custom.dtsi
- am335x-roboticscape.dtsi 的副本
- 删除了一大堆我认为不再需要的东西
- 将 P9_25（而不是 P8_16）路由到 PRU0

之前

            /* PRU encoder input */
            0x03c 0x36  /* P8_15,PRU0_r31_15,MODE6 */
            0x038 0x36  /* P8_16,PRU0_r31_14,MODE6 */

之后

            /* PRU encoder input */
            0x03c 0x36  /* P8_15,MODE6 */
            0x1ac 0x36  /* P9_25,PRU0_r31_7,MODE6 */

编译安装修改后的设备树（make、sudo make install BeagleBoard-DeviceTrees repo)，我修改了 /boot/uEnv.txt 以调用我的新自定义设备树

uname_r=4.19.94-ti-r42
dtb=am335x-boneblack-custom.dtb
cmdline=coherent_pool=1M

我能够在没有安装披风的情况下启动 BeagleBone，将编码器直接插入所需的引脚 P8_和 P9（包括 P9_25 上的 enc4a）并使用 sudo rc_test_encoders 读取所有四个编码器。我以为我赢了然后去睡觉了...

电机披风无法启动

一夜好眠后，我将 Motor Cape 连接到 BeagleBone 上，希望不会发生任何变化我只是通过 P8 和 P9 头直接传递编码器信号。我以为下一步是对一些 pwm 方向引脚进行类似的调整。

但是，BeagleBone 拒绝在安装了 MotorCape 的情况下启动我的自定义设备树。我回到 “标准”am335x-boneblack-roboticscape.dtb 设备树，并观察到它不会启动马达角安装。我也开始怀疑 Robotics Cape 的“工厂”安装可能有毕竟一直在使用叠加层

我从一开始就纠结于是否应该从 Robotics Cape 设备树开始并删除为了消除资源冲突，我不需要的东西，而不是从“裸”的 BeagleBone 设备树开始并添加我确实需要的东西。无论准确与否，在我看来，那种映射到试图指定完整的设备树与提供覆盖层以应用于基本设备树的顶部。后者好像概念上更正确的路径，所以一旦 Motor Cape 无法使用机器人技术派生的设备树启动，我决定硬着头皮尝试找出设备树覆盖。

未回答的问题

[ ] 为什么安装了电机罩的 BB 不能从 am335x-boneblack-roboticscape.dtb 启动？实际错误是什么？
[ ] librobotcontrol 的“正常”安装是安装上面简化的 uEnv.txt 还是使用覆盖层？有用吗？

我还没有可以安装在安装好的斗篷下的 USB-to-TTL 串行电缆，所以我对它知之甚少为什么或如何无法启动。

最终起作用的部分——设备树覆盖

我最终发现设备树覆盖的集合在 https://github.com/beagleboard/bb.org-overlays 和 v4.19.x-ti-overlays 分支位于 https://github.com/beagleboard/BeagleBoard-DeviceTrees。我怀疑这可能是一个正在进行迁移，但有更多与 bb.org-overlays 相关的文档存储库，所以这就是我选择使用的。

我希望早些找到的一些文档链接：

我创建了 bb.org-overlays 存储库的分叉、克隆和分支，并在以下位置创建了一个新的叠加层 src/arm/CustomCape-00A0.dts 通过将 BBORG_MOTOR-00A2.dts 和 RoboticsCape-00A0.dts

的碎片拼凑在一起

/*
 * Device Tree Overlay for custom cape trying to reuse Robot Control Library's
 * reading of 4x optical encoders.
 */

/*
pinmux control byte map courtesy of http://beaglebone.cameon.net/
Bit 5: 1 - Input,0 - Output
Bit 4: 1 - Pull up,0 - Pull down
Bit 3: 1 - Pull disabled,0 - Pull enabled
Bit 2 \
Bit 1 |- Mode
Bit 0 /
 */

/dts-v1/;
/plugin/;

/ {
    compatible = "ti,beaglebone-black";

    /* identification */
    part-number = "CustomCape";

    /* version */
    version = "00A0";

    exclusive-use =
        "P8.11",/*QEP_2B*/
        "P8.12",/*QEP_2A*/
        "P8.16",/*PRU_ENCODER_A*/
        "P8.33",/*QEP_1B*/
        "P8.35",/*QEP_1A*/
        "P9.27",/*QEP_0B*/
        "P9.41",/*MOT_STBY*/
        "P9.42";    /*QEP_0A*/

    /*
     * Helper to show loaded overlays under: /proc/device-tree/chosen/overlays/
     */
    fragment@0 {
        target-path="/";
        __overlay__ {
            chosen {
                overlays {
                    CustomCape-00A0 = __TIMESTAMP__;
                };
            };
        };
    };

fragment@1 {
    target = <&am33xx_pinmux>;
    __overlay__ {
        /****************************************
        *           pinmux helper
        ****************************************/
        mux_helper_pins: pins {
            pinctrl-single,pins = <

            /* EQEP */
            0x1A0 0x31  /* P9_42,EQEP0A,MODE1 */
            0x1A4 0x31  /* P9_27,EQEP0B,MODE1 */
            0x0D4 0x32  /* P8_33,EQEP1B,MODE2 */
            0x0D0 0x32  /* P8_35,EQEP1A,MODE2 */
            0x030 0x34  /* P8_12,EQEP2A_in,MODE4 */
            0x034 0x34  /* P8_11,EQEP2B_in,MODE4 */

            /* PRU encoder input */
            0x03c 0x36  /* P8_15,MODE6 */
            >;
        };
    };
};

/****************************************
    Pinmux Helper
    activates the pinmux helper list of pin modes
****************************************/
fragment@2 {
    target = <&ocp>;
        __overlay__ {
            test_helper: helper {
            compatible = "bone-pinmux-helper";
            pinctrl-names = "default";
            pinctrl-0 = <&mux_helper_pins>;
            status = "okay";
        };
    };
};


    /*
     * Free up the pins used by the cape from the pinmux helpers.
     */
    fragment@3 {
        target = <&ocp>;
        __overlay__ {
            P8_11_pinmux { status = "disabled"; };  /* enc3b */
            P8_12_pinmux { status = "disabled"; };  /* enc3a */
            P8_15_pinmux { status = "disabled"; };  /* enc4b */
            P8_33_pinmux { status = "disabled"; };  /* enc0  */
            P8_35_pinmux { status = "disabled"; };  /* enc0  */
            P9_25_pinmux { status = "disabled"; };  /* enc4a */
            P9_27_pinmux { status = "disabled"; };  /* enc1b */
            P9_92_pinmux { status = "disabled"; };  /* enc1a */
        };
    };

/****************************************
        Encoders
****************************************/
fragment@9 {
    target = <&eqep0>;
    __overlay__ {
        count_mode = <0>;  /* 0 - Quadrature mode,normal 90 phase offset cha & chb.  1 - Direction mode.  cha input = clock,chb input = direction */
        swap_inputs = <0>; /* Are channel A and channel B swapped? (0 - no,1 - yes) */
        invert_qa = <1>;   /* Should we invert the channel A input?  */
        invert_qb = <1>;   /* Should we invert the channel B input? I invert these because my encoder outputs drive transistors that pull down the pins */
        invert_qi = <0>;   /* Should we invert the index input? */
        invert_qs = <0>;   /* Should we invert the strobe input? */

        status = "okay";
    };
};

fragment@10 {
    target = <&eqep1>;
    __overlay__ {
        count_mode = <0>;  /* 0 - Quadrature mode,1 - yes) */
        invert_qa = <1>;   /* Should we invert the channel A input?  */
        invert_qb = <1>;   /* Should we invert the channel B input? I invert these because my encoder outputs drive transistors that pull down the pins */
        invert_qi = <0>;   /* Should we invert the index input? */
        invert_qs = <0>;   /* Should we invert the strobe input? */
        status = "okay";
    };
};

fragment@11 {
    target = <&eqep2>;
    __overlay__ {
        count_mode = <0>;  /* 0 - Quadrature mode,1 - yes) */
        invert_qa = <1>;   /* Should we invert the channel A input?  */
        invert_qb = <1>;   /* Should we invert the channel B input? I invert these because my encoder outputs drive transistors that pull down the pins */
        invert_qi = <0>;   /* Should we invert the index input? */
        invert_qs = <0>;   /* Should we invert the strobe input? */
        status = "okay";
    };
};


/****************************************
        PRU
****************************************/
fragment@31 {
    target = <&pruss>;
    __overlay__ {
        status = "okay";
    };
};
};

我将自定义叠加层添加到 /boot/uEnv.txt 并禁用了视频和音频叠加层

uname_r=4.19.94-ti-r42
#uuid=
#dtb=

###U-Boot Overlays###
###Documentation: http://elinux.org/Beagleboard:BeagleBoneBlack_Debian#U-Boot_Overlays
###Master Enable
enable_uboot_overlays=1
###
###Additional custom capes
uboot_overlay_addr4=/lib/firmware/CustomCape-00A0.dtbo
###
###Custom Cape
#dtb_overlay=/lib/firmware/<file8>.dtbo
###
###Disable auto loading of virtual capes (emmc/video/wireless/adc)
#disable_uboot_overlay_emmc=1
disable_uboot_overlay_video=1
disable_uboot_overlay_audio=1
#disable_uboot_overlay_wireless=1
#disable_uboot_overlay_adc=1
###
###PRUSS OPTIONS
###pru_rproc (4.19.x-ti kernel)
uboot_overlay_pru=/lib/firmware/AM335X-PRU-RPROC-4-19-TI-00A0.dtbo
###
###Cape Universal Enable
enable_uboot_cape_universal=1
###
###U-Boot Overlays###

cmdline=coherent_pool=1M net.ifnames=0 lpj=1990656 rng_core.default_quality=100 quiet

我不主张最佳性甚至正确性，但无论是否配备 Motor Cape，此配置都适用安装，我可以使用 rc_test_encoders 读取所有四个编码器。安装好Motor Cape后，uBoot 正确拾取并应用 BBORG_MOTOR-00A2 叠加层。老实说，我认为我需要更多 PRU 的配置以从机器人控制库工作中获取基于 PRU 的编码器计数器，但这似乎做到这一点。

我欢迎任何关于我应该如何做到这一点的反馈，或者我可以如何改进我目前拥有的。

有用的提示：观看串口终端！

我什至在没有串行终端的情况下尝试调试设备树启动问题，这让我很尴尬打开 beaglebone，以便我可以观察启动顺序。在一些 5 分钟环氧树脂的帮助下，我最终能够制作一个 90 度接头，将 JTAG 端口从安装的斗篷下引出。

https://elinux.org/Beagleboard:BeagleBone_Black_Serial

beagleboneblack robotics

为不同的 beaglebone 披风编译机器人控制库 有用的提示：我实际运行的是哪个版本？电机披风无法启动未回答的问题有用的提示：观看串口终端！