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 >; }; }; 

讯享网$ 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"

讯享网#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 =  us #define TICKS ((DELAY_US / 5) * 1000) #define PRU_NUM 0 using 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 =  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 31 ENABLEOCP: // 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C4 GPIOOUThigh:     // 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, TICKS DELAYON:     SUB    r0, r0, 1     QBNE    DELAYON, r0, 0 GPIOOUTlow:     // 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, TICKS DELAYOFF:     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MAINLOOP END:                                MOV    R31.b0, PRU0_R31_VEC_VALID | PRU_EVTOUT_0     HALT                     

root@beaglebone:~# cd /sys/class/gpio/ root@beaglebone:/sys/class/gpio# ls export    gpiochip0  gpiochip32  gpiochip64  gpiochip96  unexport root@beaglebone:/sys/class/gpio# echo 30 > export  root@beaglebone:/sys/class/gpio# ls export    gpio30    gpiochip0  gpiochip32  gpiochip64  gpiochip96  unexport root@beaglebone:/sys/class/gpio# cd gpio30 root@beaglebone:/sys/class/gpio/gpio30# ls active_low  direction  edge  power  subsystem  uevent  value root@beaglebone:/sys/class/gpio/gpio30# cat direction  in root@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 modes pinctrl-single,pins = < 0x190 0x05 // P9_31 pr1_pru0_pru_r30_0, MODE7 | OUTPUT | PRU pr0 out spi sclk 0x194 0x05 // P9_29 pr1_pru0_pru_r30_1, MODE7 | OUTPUT | PRU pr0 out spi MOSI 0x198 0x05 // P9_30 pr1_pru0_pru_r30_2, MODE7 | OUTPUT | PRU pr0 out spi sync 0x19c 0x05 // P9_28 pr1_pru0_pru_r30_3, MODE7 | OUTPUT | PRU pr0 in spi CONV 0x1ac 0x26 // P9_25 pr1_pru0_pru_r31_7, MODE6 | INPUT | PRU pr0 out spi MISO 0x1a4 0x05 // P9_27 pr1_pru0_pru_r30_5, MODE7 | OUTPUT | PRU pr0 in spi sclk 0x1a8 0x26 // P9_41 pr1_pru0_pru_r31_6, MODE6 | INPUT | PRU pr0 in spi MISO 0x1a0 0x3e // P9_42 ... 25 and 27 are mucked up on the switch circuit 0x0a0 0x05 // P8_45 pr1_pru1_pru_r30_0, MODE7 | OUTPUT | PRU pr1 out spi sclk 0x0a4 0x05 // P8_46 pr1_pru1_pru_r30_1, MODE7 | OUTPUT | PRU pr1 out spi MOSI 0x0a8 0x05 // P8_43 pr1_pru1_pru_r30_2, MODE7 | OUTPUT | PRU pr1 out spi sync 0x0ac 0x05 // P8_44 pr1_pru1_pru_r30_3, MODE7 | OUTPUT | PRU pr1 in spi sclk 0x0b8 0x05 // P8_39 pr1_pru1_pru_r30_6, MODE7 | OUTPUT | PRU pr1 in spi CONV 0x0b4 0x26 // P8_42 pr1_pru1_pru_r31_5, MODE6 | INPUT | PRU pr1 in spi MISO 0x0bc 0x26 // P8_40 pr1_pru1_pru_r31_7, MODE6 | INPUT | PRU pr1 out spi MISO 0x0b0 0x26 // P8_41 0x0e0 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**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[i] = int(K / v_lumbar[i] * 0.001); // PRU稳定循环开销1.6u,计算周期的时候需要考虑 //lumbar_period[i] = rand()% 20 - 10; //if(lumbar_period[i]==0){ // lumbar_period[i] = -10; //} lumbar_period[i] = 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[i]; } // 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, 0x00000008 CONFIGUETIMER: // 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 bit CONFIGUEPWM: 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 GPIOLOW GPIOHIGH: // p9_31 输出高电平 SET r30.t0 JMP TIMERSTART GPIOLOW: // 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.t0 TIMERSTART: 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 high SIGNAL_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 low SIGNAL_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, 0 DELAYON: 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 

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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[i] = int(K / v_lumbar[i] * 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[i] = 0; } else { lumbar_period[i] = 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, 0x00000008 CONFIGUETIMER: // 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 bit CONFIGUEPWM: 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 GPIOLOW IFSPEEDZERO: 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 TIMERSTART GPIOLOW: NOT r3,r3 ADD r3,r3,1 CLR r30.t0 TIMERSTART: 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 high SIGNAL_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 low SIGNAL_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, 0 DELAYON: 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