使用Beaglebone Black的PRU（三）——实现高达100MHz的GPIO输出

友情提示：请先按照本系列（一）（二）的说明安装PRU工具并跑通hello world再继续按本文操作。

PRU操作GPIO有很多种方式，本系列之（二）中的是一种，但最快速的方式是通过直接“写”r30和“读”r31这两个寄存器的相应位来操作对应的IO口：比如将r30的第14位置1就会把P8.12这个引脚置成高电平，很简单吧？要注意PRU中的r30寄存器对应的管脚只能输出，r31寄存器对应的管脚只能输入。

第一步：写dts文件配置引脚功能

我们知道BBB每个引脚都有很多个功能（PINMUX）。要想用上述方式操作某个引脚，必须首先配置该引脚为相应的功能。引脚的功能需要查阅自带手册的“Expansion Header P8/9 Pinout”这两个图表。配置引脚功能目前没有别的办法，只能通过编写device tree文件来实现。

还以P8.12这个引脚为例，查表得它的偏移地址是0x30。它的第6个功能pr1_pru0_pru_r30_14是我们想要的，所以我们就需要把引脚功能配置成0x06。另外BBB默认是禁用PRU的，所以还需要在dts中开启PRU。

对应的dts文件如下：

/dts-v1/;
/plugin/;

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

/* identification */
part-number = "BB-BONE-PRU";
version = "00A0";

exclusive-use =
"P8.12";

fragment@0 {
target = <&am33xx_pinmux>;
__overlay__ {
mygpio: pinmux_mygpio{
pinctrl-single,pins = <
0x30 0x06
>;
};
};
};

fragment@1 {
target = <&ocp>;
__overlay__ {
test_helper: helper {
compatible = "bone-pinmux-helper";
pinctrl-names = "default";
pinctrl-0 = <&mygpio>;
status = "okay";
};
};
};

fragment@2{
target = <&pruss>;
__overlay__ {
status = "okay";
};
};
};

写完以后用命令

dtc -@ -O dtb -o BB-BONE-PRU-00A0.dtbo BB-BONE-PRU-00A0.dts

生成dtbo文件，然后拷贝到 /lib/firmare目录中。

第二步：编写linux中运行的C程序

跟本系列之（二）一样，就不赘述了。代码如下：

#include <stdio.h>
#include <prussdrv.h>
#include <pruss_intc_mapping.h>

#define PRU_NUM 0

int main (void)
{
unsigned int ret;
tpruss_intc_initdata pruss_intc_initdata = PRUSS_INTC_INITDATA;

prussdrv_init ();//Initialize the PRU
if (prussdrv_open(PRU_EVTOUT_0))//Open PRU Interrupt
{
printf("prussdrv_open open failed\n");
return (-1);
}
prussdrv_pruintc_init(&pruss_intc_initdata);
prussdrv_exec_program (PRU_NUM, "./prucode.bin");//Execute example on PRU
prussdrv_pru_wait_event (PRU_EVTOUT_0);//Waiting for this instruction: MOV r31.b0, PRU0_ARM_INTERRUPT+16
prussdrv_pru_clear_event (PRU_EVTOUT_0, PRU0_ARM_INTERRUPT);
prussdrv_pru_disable (PRU_NUM);//Disable PRU and close memory mapping
prussdrv_exit ();

return(0);
}

写完之后编译一下，按照本系列前文的方法：

gcc mytest.c -lpthread -lprussdrv -o mytest

第三步：编写在PRU中运行的汇编程序

这个例子实际上比点亮BBB上的led还好理解：

.origin 0
.entrypoint START

//Refer to this mapping in the file - \prussdrv\include\pruss_intc_mapping.h
#define PRU0_ARM_INTERRUPT      19
#define CONST_PRUCFG            C4

START:
// Enable OCP master port
LBCO      r0, CONST_PRUCFG, 4, 4
CLR       r0, r0, 4         // Clear SYSCFG[STANDBY_INIT] to enable OCP master port
SBCO      r0, CONST_PRUCFG, 4, 4

MOV r1, 10000000
LOOP1:

SET r30.t14 //set P8.12

MOV r0, 250
DELAY1:
SUB r0, r0, 1
QBNE DELAY1, r0, 0

CLR r30.t14 //clear P8.12

MOV r0, 250
DELAY2:
SUB r0, r0, 1
QBNE DELAY2, r0, 0

SUB r1, r1, 1
QBNE LOOP1, r1, 0

// Send notification to Host for program completion
MOV       r31.b0, PRU0_ARM_INTERRUPT+16

// Halt the processor
HALT

写好后编译一下：

pasm -b prucode.p

代码中 SET r30.t14 和 CLR r30.t14 这两句分别将P8.12管脚置成高电平和低电平。在它们后面各放了一段循环延时的程序。因为PRU的主频是200MHz，每条指令执行时间是固定的1/200000000秒。因此通过恰当地设置延时循环的次数，可以精确控制高低电平的时间。比如在本代码中高低电平各自持续了250*2/200M秒（乘2是因为每次循环都有“减一”和“判断结束”两个指令），即产生了周期为200KHz的方波。经过示波器验证十分精确……

第四步：执行程序

首先记得加载dtbo文件，配置引脚功能：

echo BB-BONE-PRU > $SLOTS

然后就可以运行程序了：

./mytest

……好吧，其实这个例子显然并不会刚好输出200KHz的方波。是因为 SET r30.t14 和 CLR r30.t14 这两句以及大循环的减一和判断结束指令也占用了时间。