Implementacja systemu Linux na platformie STM32MP (4). Sterowanie portem GPIO z poziomu systemu operacyjnego

inż. Wiktor Hubaj

Kursy

21 marca 2025

Sterowanie portami GPIO jest jedną z najważniejszych funkcji, jakie pełni każdy mikroprocesor. Możliwość sterowania z poziomu systemu operacyjnego wydaje się dość złożonym zagadnieniem, szczególnie w przypadku STM32MP. Co więcej, operacje dostępu do rejestrów GPIO mogą być wykonywane zarówno za pośrednictwem głównego rdzenia, jak i koprocesora, czyli „wewnętrznego mikrokontrolera” zawartego w strukturze procesorów z rodziny STM32MP.

Poprzednia część

Spis treści

Następna część

1. Implementacja systemu Linux na platformie STM32MP (1) 2. Implementacja systemu Linux na platformie STM32MP (2). Pierwsza aplikacja 3. Implementacja systemu Linux na platformie STM32MP (3). Obsługa rdzenia Cortex-M4 w STM32MP1 4. Implementacja systemu Linux na platformie STM32MP (4). Sterowanie portem GPIO z poziomu systemu operacyjnego 5. Implementacja systemu Linux na platformie STM32MP (5). Połączenie aplikacji graficznych GUI z peryferiami płytki rozwojowej STM32MP1

Sterowanie portami w mikroprocesorze STM32MP może odbywać się za pośrednictwem rdzenia Cortex-M4 (w przypadku serii STM32MP1) lub Cortex-M33 (w przypadku STM32MP2), o ile rdzeń jest dostępny. Czasami jednak chcemy mieć możliwość kontrolowania pracy portu GPIO bezpośrednio z poziomu systemu operacyjnego Linux. W tym celu możemy oczywiście przekazywać informacje o tym, w jakim stanie ma znajdować się port GPIO, do koprocesora. Niestety wymaga to pisania dodatkowego kodu odpowiedzialnego za komunikację pomiędzy rdzeniami. Takie rozwiązanie wprowadza pewne opóźnienie w wykonywanym kodzie.

W kolejnych odcinkach kursu zostanie zaprezentowana procedura pozwalająca na nawiązanie komunikacji pomiędzy rdzeniami, wraz z jej potencjalnym zastosowaniem w prostych, jak i bardziej złożonych projektach. Już teraz możemy natomiast powiedzieć, że użycie tego rodzaju komunikacji okazuje się przydatne sytuacjach, w których dodatkowy rdzeń odpowiada za komunikację z zewnętrznymi układami za pomocą interfejsu SPI, I²C, etc., a główny procesor dokonuje obróbki danych, wyświetlania wartości na ekranie itp.

Jeżeli stawiamy na szybkość działania kodu bądź z innych względów nie chcemy angażować dodatkowego rdzenia, do sterowania portem GPIO możemy zastosować główny rdzeń, pracujący pod kontrolą systemu Linux.

Sterowanie LED

W omawianym przykładzie skorzystamy z portu GPIO, do którego na płytce STM32MP157C-DK2 podłączona jest niebieska dioda LED o oznaczeniu LD8. Domyślnie dioda sygnalizuje działanie rdzenia z Linuxem i imituje bicie serca.

Sterowanie diodą odbywać może się na dwa sposoby: z poziomu terminala (konsoli systemu Linux) lub bezpośrednio z poziomu kodu. Zaprezentowane zostaną oba podejścia, z uwagi na różnice wynikające ze sposobu ich użycia oraz zakresu potencjalnych zastosowań we własnych projektach.

Sterowanie LED z terminalu Linux

Sterowanie portem GPIO z poziomu terminala jest wygodnym i szybkim sposobem na zmianę aktualnego stanu danego pinu wyjściowego lub odczytanie poziomu logicznego na wejściu, bez konieczności wykonywania złożonego kodu. Może być również przydatne w momencie, gdy chcemy dokonać szybkiej zmiany stanu wyjścia niezależnie od wykonywanego kodu głównego lub w przypadku, gdy w kodzie nie znajduje się funkcja pozwalająca nam na takie działanie.

Nie będziemy ponownie pokazywać procedury nawiązywania komunikacji z naszą płytką za pośrednictwem SSH – wszystkie niezbędne działania zostały już zaprezentowane we wcześniejszych odcinkach tego kursu.