Отладочная плата HawkBoard на базе процессора OMAP-L138. Часть 1

Все статьи цикла:

• Отладочная плата HawkBoard на базе процессора OMAP-L138. Часть 1
• Отладочная плата HawkBoard на базе процессора OMAP-L138. Часть 2
• Отладочная плата HawkBoard на базе процессора OMAP-L138. Часть 3

Процессор OMAP-L138 представляет собой так называемую «систему на кристалле». Он содержит два ядра — ARM926 и DSP С674x, а также всю необходимую периферию для создания одноплатных компьютеров: набор последовательных и параллельных интерфейсов, модули поддержки аудио и видео, часы реального времени и т. д. Функциональная схема процессора представлена на рис. 1. Предназначение процессора — реализация всевозможных промышленных контроллеров, систем управления, пультов, измерительных и медицинских приборов, коммуникационных устройств. Более подробную информацию можно получить, зайдя по ссылке [3].

Рис. 1. Функциональная схема процессора OMAP-L138

Отладочная плата HawkBoard [4] предназначена в первую очередь для быстрого освоения процессора OMAP-L138. Общий вид платы с обозначением всех интерфейсных разъемов (за исключением разъема для подключения SD/MMC, который находится с обратной стороны платы в районе USB-портов) показан на рис. 2.

Рис. 2. Общий вид отладочной платы HawkBoard

Основные характеристики платы:

1. Процессорная часть:
   • Малопотребляющий процессор OMAP-L138: RISC-ядро 300 МГц ARM926EJ-STM, DSP-ядро 300 МГц C674x, встроенный модуль RTC.
2. Память:

• 128 Мбайт 150 МГц DDR2 SDRAM;
• 128 Мбайт NAND Flash;
• Один слот для подключения SD/MMC.

• один последовательный порт RS-232;
• один порт Fast Ethernet (10/100 Мбит/с);
• один порт USB Host (USB 1.1);
• один порт USB OTG (USB 2.0);
• один порт SATA (3 Гбит/с);
• два видеопорта: VGA (15-контактный D-SUB) и композитный вход (RCA);
• два аудиопорта: линейный вход и линейный выход.

• VPIF;
• UPP;
• PRU;
• LCDC;
• UART (x2);
• SPI (x2);
• I²C (x1);
• eCAP;
• eHRPWM;
• GPIO.

• первичный загрузчик U-Boot;
• пакет поддержки Linux.

На рис. 3 представлена функциональная схема платы. Видно, что это готовый маленький компьютер, подключив к которому клавиатуру и мышь (через USB-разветвитель на порту USB Host), а также монитор, разработчик получает полноценную Linux-машину, так как в память NAND Flash, размещенную непосредственно на отладочной плате, уже загружены образы ядра и файловой системы. Возможность установки операционных систем Linux или Windows CE, а также наличие встроенного Ethernet и других стандартных интерфейсов позволяет решать любые задачи, доступные обычному персональному компьютеру (ПК).

Рис. 3. Функциональная схема отладочной платы HawkBoard

Компания Innovate Software Solutions предоставляет все исходные коды и весь необходимый инструментарий для сборки собственного ядра и файловой системы, а также для разработки своих собственных приложений.

Данная отладочная плата может стать не только хорошим выбором для разработки программного обеспечения на процессоре OMAP-L138, но и готовым процессорным модулем при реализации конечных изделий, что значительно сократит временные и материальные затраты на разработку и производство. Например, плата может быть с успехом использована при проектировании прикроватных мониторов пациентов, пультов управления систем безопасности и пожаротушения, измерительных приборов, пультов управления станками ЧПУ, медицинских приборов, промышленных контроллеров, оконечных устройств коммуникации и т. д.

Особо следует отметить, что этот проект интенсивно развивается. Уже сейчас доступны модули в индустриальном исполнении [5], облегченные варианты HawkBoard [6], а также модули на базе процессора AM1808 [7], который программно совместим с OMAP-L138: добавлено несколько интерфейсов, удалено ядро DSP, а конструктивно новый процессор выполнен в индустриальном исполнении. (Более подробно о новом процессоре можно узнать в [8]).

Начать работать с отладочной платой очень просто. Подключите плату с процессором OMAP-L138 к ПК по COM-интерфейсу, а сетевым кабелем — к локальной сети. Можно подсоединить VGA-монитор, а также клавиатуру и мышь (через USB-разветвитель, подключенный к разъему USB-Hosh на плате).

На базовом ПК с операционной системой Windows необходимо установить следующее программное обеспечение:

• терминальную подпрограмму;
• fttp-сервер.

В качестве терминальной программы рекомендуется использовать Tera Term Pro [9], а fttp-сервером может служить PumpKIN [10].

Настройка терминальной программы заключается в установлении параметров COM-порта. Они показаны на рис. 4.

Рис. 4. Настройка параметров COM-порта

Запустите терминальную программу, после чего подайте питание на плату и немного подождите. В память NAND Flash платы уже прошиты образы ядра и файловой системы, а встроенный загрузчик настроен на корректную загрузку. Загрузка происходит в несколько этапов. Вначале запускается встроенный загрузчик, который производит минимальную конфигурацию процессора и передает управление программе UBL (User Boot Loader). Программный код загрузчика UBL пишется непосредственно разработчиком под конкретную задачу. Разработчик производит окончательную настройку всей периферии процессора, а затем загружает программу U-boot, которая является загрузчиком Linux, то есть непосредственно загружает образы ядра и файловой системы. Загрузчик U-boot после выполнения своих функций передает управление ядру Linux.

Загрузка заканчивается появлением в терминальной программе приглашения нажать клавишу «Ввод»: «Please, press Enter to activate this console». Выполните требование, и вы окажетесь в консоли операционной системы Linux (рис. 5).

Рис. 5. Окончание загрузки операционной системы Linux

Убедиться в том, что мы имеем полноценную среду Linux, можно введя в консоли какую-нибудь команду, например:

$ls -l

Это команда просмотра папок и файлов. Результат ее работы показан на рис. 6.

Рис. 6. Результат выполнения команды $ls -1

Следующий этап освоения платы HawkBoard — загрузка альтернативного варианта ядра и файловой системы. Одним из способов может быть загрузка образов через fttp-соединение. Для этого необходимо запустить программу fttp-сервера PumpKIN и в настройках (кнопка Options) определить папку, где расположены образы файловой системы и ядра , как это показано на рис. 7.

Рис. 7. Настройка fttp-сервера

Скачать образы ядра и файловой системы можно по ссылке [11], это файлы «uImage_v1» и «ramdisk_v1.gz» соответственно.

Теперь перезагрузите отладочную плату HawkBoard, для чего выключите и снова включите питание. Начнется загрузка — этот процесс будет отображаться в терминале Tera Term Pro. Когда появится сообщение «Hit any key to stop autoboot», нажмите произвольную клавишу: загрузка прекратится и появится возможность настроить параметры U-boot (рис. 8).

Рис. 8. Консоль настройки U-boot загрузчика

Введите команду:

$printenv

Она позволяет просмотреть все переменные окружения. Результат ее работы показан на рис. 9.

Рис. 9. Переменные окружения U-boot

Для настройки режима загрузки образов ядра и файловой системы по fttp-соединению необходимо определить переменные окружения «bootargs», «serverip» и «ipaddr». Эта операция выполняется следующими командами:

$setenv bootargs «mem=128M console=ttyS2,115200n8 root=/dev/ram0 rw initrd=0xc1180000,4M» $setenv serverip <PC ipaddress> $setenv ipaddr <board ipaddress>

Здесь <PC ipaddress> — это адрес ПК, где запущен fttp-сервер; <board ipaaddress> — это адрес, присваиваемый отладочной плате.

Теперь можно сохранить произведенные настройки командой:

$saveenv

Это позволит при повторном включении отладочной платы не вводить параметры заново. Однако рекомендуется запомнить старое значение переменной «bootargs», которое определяло режим загрузки с NAND Flash, чтобы при необходимости его можно было восстановить.

Пример ввода команд настройки окружения показан на рис. 10.

Рис. 10. Настройка переменных окружения U-boot

Загрузка образов в оперативную память платы по fttp-соединению выполняется командами:

$tftp c0700000 uImage_v1 $tftp c1180000 ramdisk_v1.gz

Процесс загрузки будет отображаться как в терминале (рис. 11), так и в fttp-сервере (рис. 12).

Рис. 11. Отображение процесса загрузки в терминале

Рис. 12. Отображение процесса загрузки в tftp-сервере

И наконец, старт загрузки операционной системы Linux:

$bootm c0700000

Начнется загрузка операционной системы Linux, как это показано на рис. 13.

Рис. 13. Загрузка альтернативной сборки ОС Linux

После этого появится приглашение ввести имя пользователя. Необходимо набрать «root» и нажать клавишу «Ввод», и вы окажетесь в командной строке ОС Linux (рис. 14).

Рис. 14. Командная строка Linux

В следующих статьях будут рассмотрены вопросы создания собственного дистрибутива Linux для данной платы.

Литература

1. http://www.innovatesolutions.net/company
2. http://www.scanti.ru/
3. http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/omap-l138.html
4. http://www.innovatesolutions.net/products/hawkboard
5. http://www.innovatesolutions.net/products/innovate-industrial-omap-l-138
6. http://www.innovatesolutions.net/products/hawkboard-lite
7. http://www.innovatesolutions.net/products/am1808-som-module
8. http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/am1808.html
9. http://ttssh2.sourceforge.jp/
10. http://kin.klever.net/pumpkin/
11. http://code.google.com/p/hawkboard/downloads/list