40-PIN 功能测试

GPIO

GPIO 简介

通用输入/输出（GPIO）是集成电路或电子电路（如 MCU/MPU）电路板上的非专用数字信号引脚，可用作输入或输出，或同时用作输入和输出，并可由软件控制。

准备

• 一块 Radxa ROCK 2F
• 一个 LED 灯

连接

如图所示，连接 Radxa ROCK 2F 的 PIN_3

测试

输入测试

将 3 接地或者接 3.3V，

  radxa@rock-2f:~$ gpioget gpiochip4 0
  

如果接的是地，该命令输出 0，如果接的是 3.3V，该命令输出 1。

输出测试

  radxa@rock-2f:~$ sudo gpioset -m signal $(sudo gpiofind PIN_3)=0 # 输出低电平， Led 灭
  radxa@rock-2f:~$ sudo gpioset -m signal $(sudo gpiofind PIN_3)=1 # 输出高电平， Led 亮
  

提示

同一个 GPIO 不允许被两个进程同时使用，否则会提示资源占用。 因此，需要手动按下 'Ctrl + C' 终止后，才可以执行第二个命令。

I2C

I2C 简介

I2C（Inter-Integrated Circuit；发音为 "eye-squared-see "或 "eye-two-see"），又称 I2C 或 IIC，是飞利浦半导体公司于 1982 年发明的一种同步、多控制器/多目标（历史上称为主/从）、单端、串行通信总线。

准备

• 一块 Radxa ROCK 2F
• 一个 OLED

开启 Overlay

请参照设备树配置启用 I2C 相关 Overlay, eg: "Enable I2C0-M1"。

连接

按照以下方式连接 Radxa ROCK 2F 和 OLED

Radxa ROCK 2F	<-->	OLED
PIN_5	<-->	SCL
PIN_3	<-->	SDA
PIN_1	<-->	VCC
PIN_9	<-->	GND

测试

• 打开终端，在终端中输入以下命令安装 python3-periphery 的 Python 库

• 新建一个名为 Oled.py Python 文件，并将以下代码粘贴到该文件中：

Oled.py

from periphery import I2C
import time

I2C_ADDR = 0x3c
I2C_BUS = "/dev/i2c-8"

i2c = I2C(I2C_BUS)

# SSD1306 init_cmds
init_cmds = [
    0xAE,  # Display off
    0x00,  # Set lower column address
    0x10,  # Set higher column address
    0x40,  # Set display start line
    0xB0,  # Set page address
    0x81,  # Set contrast control
    0xCF,
    0xA1,  # Set segment remap
    0xA6,  # Normal display
    0xA8,  # Set multiplex ratio
    0x3F,
    0xC8,  # Set COM output scan direction
    0xD3,  # Set display offset
    0x00,
    0xD5,  # Set display clock divide ratio/oscillator frequency
    0x80,
    0xD9,  # Set pre-charge period
    0xF1,
    0xDA,  # Set COM pins hardware configuration
    0x12,
    0xDB,  # Set VCOMH deselect level
    0x40,
    0x8D,  # Enable charge pump regulator
    0x14,
    0xAF   # Display on
]

for cmd in init_cmds:
    i2c.transfer(I2C_ADDR, [I2C.Message([0x00, cmd])])

def oled_clear():
    for page in range(8):
        i2c.transfer(I2C_ADDR, [I2C.Message([0x00, 0xB0 + page])])
        i2c.transfer(I2C_ADDR, [I2C.Message([0x00, 0x00])])
        i2c.transfer(I2C_ADDR, [I2C.Message([0x00, 0x10])])
        for _ in range(128):
            i2c.transfer(I2C_ADDR, [I2C.Message([0x40, 0x00])])

char_map = {
    "H": [0x00, 0x7F, 0x08, 0x08, 0x08, 0x7F,],
    "R": [0x00, 0x7F, 0x09, 0x19, 0x29, 0x46],
    "e": [0x00, 0x38, 0x54, 0x54, 0x54, 0x18],
    "l": [0x00, 0x00, 0x41, 0x7F, 0x40, 0x00],
    "o": [0x00, 0x38, 0x44, 0x44, 0x44, 0x38],
    "r": [0x00, 0x7C, 0x08, 0x04, 0x04, 0x08],
    "a": [0x00, 0x20, 0x54, 0x54, 0x54, 0x78],
    "d": [0x00, 0x38, 0x44, 0x44, 0x48, 0x7F],
    "x": [0x00, 0x44, 0x28, 0x10, 0x28, 0x44]
}

def string_to_bytes(string):
    bytes_list = []
    for char in string:
        bytes_list.extend(char_map.get(char, [0x00] * 4))
        bytes_list.append(0x00)
    return bytes_list

oled_clear()
hello_world_bytes = string_to_bytes("Hello Radxa")
i2c.transfer(I2C_ADDR, [I2C.Message([0x00, 0xB0])])
i2c.transfer(I2C_ADDR, [I2C.Message([0x00, 0x00])])
i2c.transfer(I2C_ADDR, [I2C.Message([0x00, 0x10])])
for byte in hello_world_bytes:
    i2c.transfer(I2C_ADDR, [I2C.Message([0x40, byte])])

i2c.close()

提示

该脚本仅为示例，需要根据实际修改变量 I2C_BUS

• 在终端中，执行以下命令进行测试

sudo python3 Oled.py

执行完以上命令后，Oled 会显示 "Hello, Radxa" 的字符

PWM

PWM 简介

脉宽调制（PWM）是一种调制技术，可产生可变宽度的脉冲来表示模拟输入信号的幅度。 对于高振幅信号，输出开关晶体管更多时间处于导通状态，而对于低振幅信号，输出开关晶体管更多时间处于关断状态。

准备

• 一块 Radxa ROCK 2F
• 一个 LED 灯

开启 Overlay

请参照设备树配置启用 PWM 相关 Overlay。

eg: "Enable PWM0_M0"。

连接

如图所示，连接 Radxa ROCK 2F 的 PIN_32

测试

• 打开终端，在终端中输入以下命令安装 python3-periphery 的 Python 库

sudo apt-get install python3-periphery

• 新建一个名为 Pwm_led_test.py 的 Python 文件，并将以下代码粘贴到文件中：

Pwm_led_test.py

#!/usr/bin/env python3 # -- encoding: utf-8 --

from periphery import PWM import time

step = 0.05 Range = int(1/0.05)

pwmchip = int(input("pwmchip:")) channel = int(input("channel:"))

pwm = PWM(pwmchip, channel)

try: pwm.frequency = 1e3 pwm.duty_cycle = 0.00 pwm.enable()

while True: for i in range(0,Range): time.sleep(step) pwm.duty_cycle = round(pwm.duty_cycle+step,2)

if pwm.duty_cycle == 1.5: time.sleep(1.5) for i in range(0,Range): time.sleep(step) pwm.duty_cycle = round(pwm.duty_cycle-step,2) except: print("Error !\n")

finally: pwm.duty_cycle = 1.0 pwm.close()

• 在终端中，执行以下命令进行测试

  radxa@rock-2f:~$ sudo python3 Pwm_led_test.py
  pwmchip:0
  channel:0
  

执行完以上命令后， Led 会有一个渐变的效果（由暗到亮，由亮到暗）。

SPI

SPI 简介

串行外设接口（SPI）是同步串行通信的实际标准（有许多变体），主要用于嵌入式系统中集成电路之间的短距离有线通信。

准备

• 一块 rock-2f
• 一根母对母杜邦线

开启 Overlay

请参照设备树配置启用 SPIDEV 相关 Overlay, eg: "Enable Enable spidev on SPI0 over CS1"。

连接

如图所示，短接 PIN_19 和 PIN_21

测试

• 打开终端，在终端中输入以下命令安装编译工具

sudo apt-get install build-essential

• 新建一个名为 spidev_test.c 的 C 文件，并将以下代码粘贴到文件中：

spidev_test.c

    /*
    * SPI testing utility (using spidev driver)
    *
    * Copyright (c) 2007  MontaVista Software, Inc.
    * Copyright (c) 2007  Anton Vorontsov <[email protected]>
    *
    * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
    * it under the terms of the GNU General Public License as published by
    * the Free Software Foundation; either version 2 of the License.
    *
    * Cross-compile with cross-gcc -I/path/to/cross-kernel/include
    */

    #include <stdint.h>
    #include <unistd.h>
    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <string.h>
    #include <getopt.h>
    #include <fcntl.h>
    #include <sys/ioctl.h>
    #include <linux/ioctl.h>
    #include <sys/stat.h>
    #include <linux/types.h>
    #include <linux/spi/spidev.h>

    #define ARRAY_SIZE(a) (sizeof(a) / sizeof((a)[0]))

    static void pabort(const char *s)
    {
        perror(s);
        abort();
    }

    static const char *device = "/dev/spidev0.0";
    static uint32_t mode;
    static uint8_t bits = 8;
    static char *input_file;
    static char *output_file;
    static uint32_t speed = 500000;
    static uint16_t delay;
    static int verbose;

    uint8_t default_tx[] = {
        0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,
        0x40, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x95,
        0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,
        0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,
        0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF,
        0xF0, 0x0D,
    };

    uint8_t default_rx[ARRAY_SIZE(default_tx)] = {0, };
    char *input_tx;

    static void hex_dump(const void *src, size_t length, size_t line_size,
                char *prefix)
    {
        int i = 0;
        const unsigned char *address = src;
        const unsigned char *line = address;
        unsigned char c;

        printf("%s | ", prefix);
        while (length-- > 0) {
            printf("%02X ", *address++);
            if (!(++i % line_size) || (length == 0 && i % line_size)) {
                if (length == 0) {
                    while (i++ % line_size)
                        printf("__ ");
                }
                printf(" | ");  /* right close */
                while (line < address) {
                    c = *line++;
                    printf("%c", (c < 33 || c == 255) ? 0x2E : c);
                }
                printf("\n");
                if (length > 0)
                    printf("%s | ", prefix);
            }
        }
    }

    /*
    *  Unescape - process hexadecimal escape character
    *	  converts shell input "\x23" -> 0x23
    */
    static int unescape(char *_dst, char *_src)
    {
        int ret = 0;
        int match;
        char *src = _src;
        char *dst = _dst;
        unsigned int ch;

        while (*src) {
            if (*src == '\\' && *(src+1) == 'x') {
                match = sscanf(src + 2, "%2x", &ch);
                if (!match)
                    pabort("malformed input string");

                src += 4;
                *dst++ = (unsigned char)ch;
            } else {
                *dst++ = *src++;
            }
            ret++;
        }
        return ret;
    }

    static void transfer(int fd, uint8_t const *tx, uint8_t const *rx, size_t len)
    {
        int ret;
        int out_fd;
        struct spi_ioc_transfer tr = {
            .tx_buf = (unsigned long)tx,
            .rx_buf = (unsigned long)rx,
            .len = len,
            .delay_usecs = delay,
            .speed_hz = speed,
            .bits_per_word = bits,
        };

        if (mode & SPI_TX_QUAD)
            tr.tx_nbits = 4;
        else if (mode & SPI_TX_DUAL)
            tr.tx_nbits = 2;
        if (mode & SPI_RX_QUAD)
            tr.rx_nbits = 4;
        else if (mode & SPI_RX_DUAL)
            tr.rx_nbits = 2;
        if (!(mode & SPI_LOOP)) {
            if (mode & (SPI_TX_QUAD | SPI_TX_DUAL))
                tr.rx_buf = 0;
            else if (mode & (SPI_RX_QUAD | SPI_RX_DUAL))
                tr.tx_buf = 0;
        }

        ret = ioctl(fd, SPI_IOC_MESSAGE(1), &tr);
        if (ret < 1)
            pabort("can't send spi message");

        if (verbose)
            hex_dump(tx, len, 32, "TX");

        if (output_file) {
            out_fd = open(output_file, O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0666);
            if (out_fd < 0)
                pabort("could not open output file");

            ret = write(out_fd, rx, len);
            if (ret != len)
                pabort("not all bytes written to output file");

            close(out_fd);
        }

        if (verbose || !output_file)
            hex_dump(rx, len, 32, "RX");
    }

    static void print_usage(const char *prog)
    {
        printf("Usage: %s [-DsbdlHOLC3]\n", prog);
        puts("  -D --device   device to use (default /dev/spidev0.0)\n"
            "  -s --speed	max speed (Hz)\n"
            "  -d --delay	delay (usec)\n"
            "  -b --bpw	  bits per word\n"
            "  -i --input	input data from a file (e.g. \"test.bin\")\n"
            "  -o --output   output data to a file (e.g. \"results.bin\")\n"
            "  -l --loop	 loopback\n"
            "  -H --cpha	 clock phase\n"
            "  -O --cpol	 clock polarity\n"
            "  -L --lsb	  least significant bit first\n"
            "  -C --cs-high  chip select active high\n"
            "  -3 --3wire	SI/SO signals shared\n"
            "  -v --verbose  Verbose (show tx buffer)\n"
            "  -p			Send data (e.g. \"1234\\xde\\xad\")\n"
            "  -N --no-cs	no chip select\n"
            "  -R --ready	slave pulls low to pause\n"
            "  -2 --dual	 dual transfer\n"
            "  -4 --quad	 quad transfer\n");
        exit(1);
    }

    static void parse_opts(int argc, char *argv[])
    {
        while (1) {
            static const struct option lopts[] = {
                { "device",  1, 0, 'D' },
                { "speed",   1, 0, 's' },
                { "delay",   1, 0, 'd' },
                { "bpw",	 1, 0, 'b' },
                { "input",   1, 0, 'i' },
                { "output",  1, 0, 'o' },
                { "loop",	0, 0, 'l' },
                { "cpha",	0, 0, 'H' },
                { "cpol",	0, 0, 'O' },
                { "lsb",	 0, 0, 'L' },
                { "cs-high", 0, 0, 'C' },
                { "3wire",   0, 0, '3' },
                { "no-cs",   0, 0, 'N' },
                { "ready",   0, 0, 'R' },
                { "dual",	0, 0, '2' },
                { "verbose", 0, 0, 'v' },
                { "quad",	0, 0, '4' },
                { NULL, 0, 0, 0 },
            };
            int c;

            c = getopt_long(argc, argv, "D:s:d:b:i:o:lHOLC3NR24p:v",
                    lopts, NULL);

            if (c == -1)
                break;

            switch (c) {
            case 'D':
                device = optarg;
                break;
            case 's':
                speed = atoi(optarg);
                break;
            case 'd':
                delay = atoi(optarg);
                break;
            case 'b':
                bits = atoi(optarg);
                break;
            case 'i':
                input_file = optarg;
                break;
            case 'o':
                output_file = optarg;
                break;
            case 'l':
                mode |= SPI_LOOP;
                break;
            case 'H':
                mode |= SPI_CPHA;
                break;
            case 'O':
                mode |= SPI_CPOL;
                break;
            case 'L':
                mode |= SPI_LSB_FIRST;
                break;
            case 'C':
                mode |= SPI_CS_HIGH;
                break;
            case '3':
                mode |= SPI_3WIRE;
                break;
            case 'N':
                mode |= SPI_NO_CS;
                break;
            case 'v':
                verbose = 1;
                break;
            case 'R':
                mode |= SPI_READY;
                break;
            case 'p':
                input_tx = optarg;
                break;
            case '2':
                mode |= SPI_TX_DUAL;
                break;
            case '4':
                mode |= SPI_TX_QUAD;
                break;
            default:
                print_usage(argv[0]);
                break;
            }
        }
        if (mode & SPI_LOOP) {
            if (mode & SPI_TX_DUAL)
                mode |= SPI_RX_DUAL;
            if (mode & SPI_TX_QUAD)
                mode |= SPI_RX_QUAD;
        }
    }

    static void transfer_escaped_string(int fd, char *str)
    {
        size_t size = strlen(str);
        uint8_t *tx;
        uint8_t *rx;

        tx = malloc(size);
        if (!tx)
            pabort("can't allocate tx buffer");

        rx = malloc(size);
        if (!rx)
            pabort("can't allocate rx buffer");

        size = unescape((char *)tx, str);
        transfer(fd, tx, rx, size);
        free(rx);
        free(tx);
    }

    static void transfer_file(int fd, char *filename)
    {
        ssize_t bytes;
        struct stat sb;
        int tx_fd;
        uint8_t *tx;
        uint8_t *rx;

        if (stat(filename, &sb) == -1)
            pabort("can't stat input file");

        tx_fd = open(filename, O_RDONLY);
        if (tx_fd < 0)
            pabort("can't open input file");

        tx = malloc(sb.st_size);
        if (!tx)
            pabort("can't allocate tx buffer");

        rx = malloc(sb.st_size);
        if (!rx)
            pabort("can't allocate rx buffer");

        bytes = read(tx_fd, tx, sb.st_size);
        if (bytes != sb.st_size)
            pabort("failed to read input file");

        transfer(fd, tx, rx, sb.st_size);
        free(rx);
        free(tx);
        close(tx_fd);
    }

    int main(int argc, char *argv[])
    {
        int ret = 0;
        int fd;

        parse_opts(argc, argv);

        fd = open(device, O_RDWR);
        if (fd < 0)
            pabort("can't open device");

        /*
        * spi mode
        */
        ret = ioctl(fd, SPI_IOC_WR_MODE, &mode);
        if (ret == -1)
            pabort("can't set spi mode");

        ret = ioctl(fd, SPI_IOC_RD_MODE, &mode);
        if (ret == -1)
            pabort("can't get spi mode");

        /*
        * bits per word
        */
        ret = ioctl(fd, SPI_IOC_WR_BITS_PER_WORD, &bits);
        if (ret == -1)
            pabort("can't set bits per word");

        ret = ioctl(fd, SPI_IOC_RD_BITS_PER_WORD, &bits);
        if (ret == -1)
            pabort("can't get bits per word");

        /*
        * max speed hz
        */
        ret = ioctl(fd, SPI_IOC_WR_MAX_SPEED_HZ, &speed);
        if (ret == -1)
            pabort("can't set max speed hz");

        ret = ioctl(fd, SPI_IOC_RD_MAX_SPEED_HZ, &speed);
        if (ret == -1)
            pabort("can't get max speed hz");

        printf("spi mode: 0x%x\n", mode);
        printf("bits per word: %d\n", bits);
        printf("max speed: %d Hz (%d KHz)\n", speed, speed/1000);

        if (input_tx && input_file)
            pabort("only one of -p and --input may be selected");

        if (input_tx)
            transfer_escaped_string(fd, input_tx);
        else if (input_file)
            transfer_file(fd, input_file);
        else
            transfer(fd, default_tx, default_rx, sizeof(default_tx));

        close(fd);

        return ret;
    }

• 查看新增的 spidev 设备

ls /dev/spidev*

• 根据具体的 spidev 设备修改 static const char *device = "/dev/spidev0.0"; 这一行

例如，实际的 spidev 是 /dev/spidev1.0， 则 static const char *device = "/dev/spidev1.0";

• 在终端中，输入以下命令进行编译

gcc spidev_test.c

• 在终端中，输入以下命令进行测试

sudo ./a.out

• 检查输出结果

若输出结果和 default_tx 一致（若输出和以下一致），则表示 spi 回环测试成功

spi mode: 0x0
bits per word: 8
max speed: 500000 Hz (500 KHz)
RX | FF FF FF FF FF FF 40 00 00 00 00 95 FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF F0 0D  | ......@....�..................�.

UART

UART 简介

UART（通用异步接收器/发送器）是一种带有编程功能的微型芯片，用于控制计算机与其连接的串行设备的接口。

准备

• 一块 rock-2f
• 两根母对母杜邦线

回环测试

开启 Overlay

请参照设备树配置启用 UART 相关 Overlay, eg: "Enable UART1-M0"。

连接

如图所示，短接 Radxa ROCK 2F UART1-M0 的 PIN_7 和 PIN_40

测试

• 打开终端，在终端中输入以下命令设置串口参数

  radxa@rock-2f:~$ sudo stty -F /dev/ttyS1 speed 115200 cs8 -parenb -cstopb  -echo
  

• 在终端中，输入一下命令循环发送数据

  radxa@rock-2f:~$ while true ;do echo "sss" > /dev/ttyS1; sleep 1; done;
  

• 新建一个终端，输入以下命令进行接收数据

  radxa@rock-2f:~$ sudo cat  /dev/ttyS1
  

收发测试

开启 Overlay

请参照设备树配置启用 UART 相关 Overlay, eg: "Enable UART1-M0" 和"Enable UART3-M0"。

连接

按照以下方式连接 UART1-M0 和 UART3-M0

UART1-M0	<-->	UART3-M0
PIN_7	<-->	PIN_16
PIN_40	<-->	PIN_18

如图所示：

测试

• 打开终端，在终端中输入以下命令设置串口参数

  radxa@rock-2f:~$ sudo stty -F /dev/ttyS1 speed 115200 cs8 -parenb -cstopb  -echo
  radxa@rock-2f:~$ sudo stty -F /dev/ttyS3 speed 115200 cs8 -parenb -cstopb  -echo
  

• 在终端中，输入一下命令循环发送数据

UART1-M0 即 ttyS1 作为发送端

  radxa@rock-2f:~$ sudo stty -F /dev/ttyS1 speed 115200 cs8 -parenb -cstopb  -echo
  

• 新建一个终端，输入以下命令进行接收数据

UART3-M0 即 ttyS3 作为接收端

  radxa@rock-2f:~$ sudo cat  /dev/ttyS3
  

• 验证

若发送端成功发送和接收端成功接收字符 "sss"，则测试成功。

• 互换发送端和接收端进行交叉验证