c - 如何正确初始化 Raspberry？

Question

我编写了一个电机 Controller ，并使用 Arch Arm Linux 发行版在 respberry pi 上进行了测试，计算出控制信号大约需要 0.4 毫秒，所以我认为如果我使用实时操作系统可以做得更好，所以我从 ChibiOS 开始，但是运行时间约为 2.5 毫秒，首先我使用 Crossfire 交叉编译器而不是切换到 linaro，而使用 linaro 的运行时间要差一些 ~ 2.7 毫秒。可能是什么问题？是否有可能我没有以最佳方式初始化硬件？

     /*
     * Stack pointers initialization.
     */
    ldr     r0, =__ram_end__
    /* Undefined */
    msr     CPSR_c, #MODE_UND | I_BIT | F_BIT
    mov     sp, r0
    ldr     r1, =__und_stack_size__
    sub     r0, r0, r1
    /* Abort */
    msr     CPSR_c, #MODE_ABT | I_BIT | F_BIT
    mov     sp, r0
    ldr     r1, =__abt_stack_size__
    sub     r0, r0, r1
    /* FIQ */
    msr     CPSR_c, #MODE_FIQ | I_BIT | F_BIT
    mov     sp, r0
    ldr     r1, =__fiq_stack_size__
    sub     r0, r0, r1
    /* IRQ */
    msr     CPSR_c, #MODE_IRQ | I_BIT | F_BIT
    mov     sp, r0
    ldr     r1, =__irq_stack_size__
    sub     r0, r0, r1
    /* Supervisor */
    msr     CPSR_c, #MODE_SVC | I_BIT | F_BIT
    mov     sp, r0
    ldr     r1, =__svc_stack_size__
    sub     r0, r0, r1
    /* System */
    msr     CPSR_c, #MODE_SYS | I_BIT | F_BIT
    mov     sp, r0

    mov r0,#0x8000
    mov r1,#0x0000
    ldmia r0!,{r2,r3,r4,r5,r6,r7,r8,r9}
    stmia r1!,{r2,r3,r4,r5,r6,r7,r8,r9}
    ldmia r0!,{r2,r3,r4,r5,r6,r7,r8,r9}
    stmia r1!,{r2,r3,r4,r5,r6,r7,r8,r9}


    ;@ enable fpu
    mrc p15, 0, r0, c1, c0, 2
    orr r0,r0,#0x300000 ;@ single precision
    orr r0,r0,#0xC00000 ;@ double precision
    mcr p15, 0, r0, c1, c0, 2
    mov r0,#0x40000000
    fmxr fpexc,r0
    mov     r0, #0
    ldr     r1, =_bss_start
    ldr     r2, =_bss_end

和内存设置:

__und_stack_size__  = 0x0004;
__abt_stack_size__  = 0x0004;
__fiq_stack_size__  = 0x0010;
__irq_stack_size__  = 0x0080;
__svc_stack_size__  = 0x0004;
__sys_stack_size__  = 0x0400;
__stacks_total_size__   = __und_stack_size__ + __abt_stack_size__ + __fiq_stack_size__ + __irq_stack_size__ + __svc_stack_size__ + __sys_stack_size__;

MEMORY
{
    ram : org = 0x8000, len = 0x06000000 - 0x20
}

__ram_start__       = ORIGIN(ram);
__ram_size__        = LENGTH(ram);
__ram_end__     = __ram_start__ + __ram_size__;

SECTIONS
{
    . = 0;

    .text : ALIGN(16) SUBALIGN(16)
    {
        _text = .;
        KEEP(*(vectors))
        *(.text)
        *(.text.*)
        *(.rodata)
        *(.rodata.*)
        *(.glue_7t)
        *(.glue_7)
        *(.gcc*)
        *(.ctors)
        *(.dtors)
    } > ram

    .ARM.extab : {*(.ARM.extab* .gnu.linkonce.armextab.*)} > ram

    __exidx_start = .;
    .ARM.exidx : {*(.ARM.exidx* .gnu.linkonce.armexidx.*)} > ram
    __exidx_end = .;

    .eh_frame_hdr : {*(.eh_frame_hdr)}

    .eh_frame : ONLY_IF_RO {*(.eh_frame)}

    . = ALIGN(4);
    _etext = .;
    _textdata = _etext;

    .data :
    {
        _data = .;
        *(.data)
        . = ALIGN(4);
        *(.data.*)
        . = ALIGN(4);
        *(.ramtext)
        . = ALIGN(4);
        _edata = .;
    } > ram 

    .bss :
    {
        _bss_start = .;
        *(.bss)
        . = ALIGN(4);
        *(.bss.*)
        . = ALIGN(4);
        *(COMMON)
        . = ALIGN(4);
        _bss_end = .;
    } > ram    
}

PROVIDE(end = .);
_end = .;

__heap_base__              = _end;
__heap_end__               = __ram_end__ - __stacks_total_size__;
__main_thread_stack_base__ = __ram_end__ - __stacks_total_size__;

我在哪里犯错误？

Answer 1

很久以前(是的，这意味着在上个千年的某个时候)，我使用旧的 PC Speaker pcsp device driver (更多最新补丁here)通过连接到并行端口数据线的继电器控制步进电机。
请注意，这与当前的驱动程序不同 pcspkr驱动程序(仅写入实际扬声器，而不写入并行端口)； pcsp 的并行输出功能部分从未移植到 2.6 音频架构。

诀窍是驱动程序可以注册一个(高优先级，如果需要)中断例程，该例程执行实际的设备寄存器/IO端口写入以更改线路状态。结果，您只需 ioctl()将采样率发送到驱动程序，然后只是异步写入在内存中创建的“斜坡”(数据信号以升/降到/从某个速度或执行多个步骤) - 然后驱动程序将假脱机用于您，无需额外的时序/调度敏感代码。

最后，您在并行端口数据引脚上获得了一个 8 位数字信号，其时序精度与您的定时器中断允许的一样高。
有足够的线来驱动步进器；如果你想让它变成给定的步数，你必须:

创建一个“加速”以将其从静止加速到最快

创建一个“矩形波”以使其保持转动

创建一个“减速”以使其再次减速到静止

如果步数很少，一口气写完整个东西，否则，写斜坡，然后根据需要写尽可能多的矩形波 block ，然后斜坡下降。尽管您可能一次编写了数千个步骤，但您只需要编写三个内存块，每个 block 只有几 kB，其余的由驱动程序的中断处理程序完成。

如果你连接了一个电阻阵列 DAC 转换器，这听起来很有趣；-)

该方法可以推广到 RaspPI；从中断例程中，只需编写一个 GPIO 控制寄存器(在 ARM 上，设备寄存器始终是内存映射的，所以它只是一个内存访问)。

将“斜坡”/“控制信号”的生成与时序敏感的状态变化(实际上是“控制信号应用”)分离并将后者委托(delegate)给设备驱动程序的中断部分允许以“正常”执行此类任务Linux。

同样，您的计时精度受到计时器中断的速率和抖动的限制。 RaspPI 能够运行比 i386 更高的定时器中断率。我很确定 1ms 对这种方法来说不是挑战(它不是在 1995 年)。如上所述，该方法取决于预先创建信号的能力。