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本文將以製作“LCD顯示屏cape”為例記錄一下製作Beaglebone Black的cape的過程。目前還沒有做完，遇到的困難比想象多得多。。。不過還是先把前面解決的問題和注意事項記錄一下吧~ 為什麼要製作cape。
cape是Beaglebone官方所稱的硬體插接外設的統稱（完全沒有概念的同學可以到 http://elinux.org/Beagleboard:BeagleBone_Capes 這裡來看一下）。使用cape的好處是可以把硬體外設模組化。比如今天我想實現某個功能，就插上相應的cape，明天想換個功能，就插上另一個cape。一旦cape做好，今後就無需再為驅動和硬體問題煩心了。BBB的一大優點就是介面多，而且為BBB定製的Angstrom Linux系統也有很多特性方便了我們製作和使用cape。
我的目標是給BBB添加一個LCD顯示屏。雖然官方有賣現成的LCD cape，但買回來插上就完事了，感覺過於easy，少了很多樂趣。剛好我手頭有一個購買ALIENTEK STM32開發板時一起買的2.4“ TFT LCD觸控螢幕，我決定就用它改造了。OK，我們馬上開始吧。
需要準備的東西
除了LCD，還需要準備 麵包板、杜邦線、若干阻值在2K到7K之間的電阻和一個eeprom晶片。（我本來想用ALIENTEK STM32開發板上帶的24C02 EEPROM，可是由於一些奇怪的不能用） eeprom是每個cape上必備的東西。假設你有很多個cape，分別插到BBB上，那麼BBB怎麼區分你插上的是哪個cape，該載入什麼驅動呢。就是靠存在eeprom裡的資訊來確定的。 ALIENTEK的LCD模組只能用80並口模式，接線更少的SPI模式它竟然不支援。。好吧，只能用杜邦線串連16跟並口線了。。所以要多準備點杜邦線。
電阻是做eeprom i2c介面的上拉電阻使用的。
先說說cape的工作原理
Angstrom Linux使用device tree來 綁定硬體和驅動以及 設定晶片引腳的複用功能，系統核心裡存有一個預設的device tree（尾碼名是dtb），啟動時首先會載入它。然後使用 device tree overlay的方式，在這個預設device tree的基礎上” 覆蓋“（overlay）上新的硬體和驅動或者remap引腳功能，要用到的覆蓋檔案的尾碼名是dtbo。
BBB內建了很多的dtbo檔案，放在 /lib/firmare/ 目錄下，大部分dtbo檔案都對應著官方支援的cape（就是前面那個網址裡的那些cape，正因為系統裡已經有了對應的dtbo檔案，所以我們買來cape以後才能插上就能用，我們自己要做cape，就只能自己寫dtbo檔案了）。
接著說系統啟動。載入了預設的dtb以後，系統就開始掃描是否有要載入的overlay。系統預設要載入的有兩個overlay，對應著板子上的eMMC晶片和HDMI處理晶片。如果沒有外接cape的話，就把這兩個overlay載入，然後這一步就過去了。不過下面要說一下有外接cape的情況。
說有外接cape，其實不如說有外接eeprom。如果發現有eeprom，並且裡面存的資訊符合cape要求的格式，那麼系統會首先載入這個eeprom裡要求載入的overlay（如果同時插了幾個eeprom，就依次載入對應的overlay），然後再去載入eMMC和HDMI的overlay（注意載入順序）。載入完overlay以後，系統再按照overlay的指示進行驅動綁定和引腳複用，然後再繼續其他的啟動項目。
啟動完成以後，硬體和驅動就完美匹配好了，晶片引腳功能也正確了。
（順便說一句，我是怎麼知道這些的。輸入dmesg便知。）
幾個細節
1、BBB最多隻支援同時插 4個eeprom，它們的地址必須互不相同。
2、 eeprom的地址必須在0x54到0x57之間，否則系統不會載入。科普一下：不管什麼牌子的eeprom晶片，它們的地址都是一樣的，高4位是1010，低3位對應著晶片的A2,A1,A0這3個引腳的電平（有的晶片只有A1和A0），所以通過外接電路就能改變eeprom的地址。也就是說eeprom的地址只可能是0x50到0x57這8種，如果A2保持高電平，那麼就只有0x54到0x57這4個地址可用了（這就是SRM（官方參考手冊）裡eeprom電路中把A2接高電平的原因）。
另外，似乎所有8個引腳的eeprom，它們的引腳布局也都是一樣的。（我今天買回來一個24C256的eeprom，一看上面印的標號完全不知道是啥，網上也搜不到。我就按照其他牌子的引腳接上，發現果然能用。。）
3、前面說如果一次插入多個eeprom，會依次讀取之。準確來說，讀取順序就是從0x54到0x57的順序。
為什麼如此強調overlay的載入順序呢。因為 一旦前面載入的overlay佔用了某些片上資源，其他overlay就不能再用了。比如我要做的LCD使用的引腳跟預設載入的HDMI用的引腳是有重疊的，當系統啟動時首先載入了LCD的overlay，那麼HDMI就不能再載入了。
4、eeprom必須串連到BBB的 I2C2_SCL和I2C2_SDA引腳上（在系統中看到的是i2c-1）。因為I2C2這兩個引腳的預設功能就是i2c功能。這也告訴我們，程式中盡量不要永久改變這兩個引腳的功能複用，否則就沒法載入cape了。
5、由上述可以看到，cape是在系統啟動時候載入的，所以必須 先插好cape，再給BBB通電。 但是。對於LCD來說，因為它用到的引腳中有些是與系統啟動相關的，所以如果不做額外軟體處理的話，LCD模組只能在系統啟動完以後才允許裝上，否則系統無法啟動（具體表現就是電源燈亮了，4個user led一直不亮）。但是eeprom顯然必須在上電前就連好。 這就是官方LCD cape電路原理圖中buffer晶片（74AVC32T245）的作用，看起來這個晶片的輸入和輸出是完全相同的，沒什麼作用，可是它能防止啟動前那些LCD引腳電平不穩定。
6、插一句，系統運行時用 echo *** > $SLOTS 來載入虛擬cape時如果遇到 echo: write error: File exists 的提示，不代表這個cape已經載入，而是某些硬體資源已經被佔用了的意思。所以系統啟動以後你是無法載入與LCD有關的cape的，因為引腳已經被HDMI佔用了。
編寫自己的overlay（dtbo）
dtbo檔案是用dts檔案編譯而成的（請看我之前的日誌），我簡要說一下怎麼寫與某個裝置相關的dts檔案。
注意，我的假設是需要的驅動都已經裝好在系統中了。否則的話，請自行想辦法。其實BBB定製的Angstrom系統內建驅動有很多，我手邊的晶片都能找到對應的驅動。一般驅動都會帶說明文檔，特別是關於如何寫dts的文檔，幾乎都有的。你只需要按照裡面的例子，結合BBB現有的dts檔案（/lib/firmware目錄下），自行修改就可以了。 BBB定製的Angstrom系統源碼在這裡下載https://github.com/beagleboard/kernel。你需要一個案頭linux系統（或者mac os）來解壓和下載kernel檔案，加起來大約700MB吧好像，下載挺慢的，我下了一晚上。。但這是居家必備的東西，果斷下。
記錄幾個dts書寫的注意事項：
1、 檔案名稱必須是 boardname-version.dts 的形式，比如 BB-BONE-LCD4-01-00A0.dts。這裡面BB-BONE-LCD4-01就是boardname，00A0就是version號。（其實dts的名字無所謂了。。關鍵是編譯出來的dtbo名字必須是它，為了統一，就都這麼規定吧）。
2、 version必須是00AX的形式，X從0開始按版本依次增加，而且， 想命名00A1，必須有00A0的存在才行。不能跨越版本。
3、dts檔案裡面會有part-number和version這兩項， 其內容必須跟檔案名稱相符。part-number就是boardname。
實際上，系統啟動讀取eeprom時，就是要讀取裡面的boardname和version這兩個內容，然後尋找有沒有對應的dtbo檔案。
如何編譯dts為dtbo檔案請看我之前的日誌。編譯完的 dtbo檔案必須放到 /lib/firmware/ 目錄中才可以。（實際上，我用的3.8.13版系統（可輸入 uname -r 查看系統版本）似乎還有bug，自己寫的dtbo檔案，即便放到指定目錄中，系統還是沒法自動載入。。後面的日誌裡我再解決這個問題。）
最後說一下，我用的dts檔案是在 /lib/firmware/BB-BONE-LCD4-01-00A1.dts 的基礎上改的。（其實基本什麼都沒改，就是把名字和版本號碼改了一下。裡面lcd有關的參數我還不曉得如何改。）
硬體串連
eeprom的電路就不詳述了，電路在SRM裡可以找到。LCD模組的串連必須跟device tree overlay裡描述的相符，所以就按照BB-BONE-LCD4-01-00A1.dts裡寫的引腳來串連了。需要注意的是，經過查閱TI的AM335x手冊，引腳有如下對應關係：
lcd_vsync <-> RS lcd_hsync <-> WR
lcd_pclk <-> RD
lcd_ac_bias_en <-> CS
gpio3_19 <-> RST
ehrpwm1a <-> BL_CTR
剩下的就是電源、地線和16跟並口線了。注意BL_CDD連的是5V。並口線接到BBB的LCD_DATA_[0-16]引腳上（注意從LCD_DATA_10開始，引腳順序就變了）。圖中T開頭的引腳都是與觸摸功能有關的，暫時不連。
BB-BONE-LCD4-01-00A1.dts裡還有5個功能按鍵和1個指示燈，我暫時不需要這些，就不管它們了。
原代碼如下：
/* state the resources this cape uses */exclusive-use =/* the pin header uses */"P8.45",/* lcd: lcd_data0 */"P8.46",/* lcd: lcd_data1 */"P8.43",/* lcd: lcd_data2 */"P8.44",/* lcd: lcd_data3 */"P8.41",/* lcd: lcd_data4 */"P8.42",/* lcd: lcd_data5 */"P8.39",/* lcd: lcd_data6 */"P8.40",/* lcd: lcd_data7 */"P8.37",/* lcd: lcd_data8 */"P8.38",/* lcd: lcd_data9 */"P8.36",/* lcd: lcd_data10 */"P8.34",/* lcd: lcd_data11 */"P8.35",/* lcd: lcd_data12 */"P8.33",/* lcd: lcd_data13 */"P8.31",/* lcd: lcd_data14 */"P8.32",/* lcd: lcd_data15 */"P8.27",/* lcd: lcd_vsync */ //rs"P8.29",/* lcd: lcd_hsync */ //wr"P8.28",/* lcd: lcd_pclk */ //rd"P8.30",/* lcd: lcd_ac_bias_en */ //cs"P9.27",/* lcd: gpio3_19 */ //rst"P9.12",/* led: gpio1_28 */ //led"P9.14",/* pwm: ehrpwm1a */ //bl_ctr"P9.15",/* keys: gpio1_16 */"P9.23",/* keys: gpio1_17 */"P9.16",/* keys: gpio1_19 */"P9.21",/* keys: gpio0_3 *///...
================================================== 本篇先寫這麼多，在後面日誌裡我會繼續寫如何向eeprom裡寫東西，寫入格式是什麼，如何利用sysfs和procfs查錯和控制LCD螢幕等內容。
最後再附上dmesg系統啟動時的資訊中與cape有關的部分， 從中可以驗證很多我剛剛寫的東西。我用###號標註在對應行的後面。
[ 0.250231] bone-capemgr bone_capemgr.8: Baseboard: 'A335BNLT,0A5C,3513BBBK2728'
[ 0.250272] bone-capemgr bone_capemgr.8: compatible-baseboard=ti,beaglebone-black
[ 0.281252] bone-capemgr bone_capemgr.8: slot #0: No cape found###可以看到最多可接4個cape。我的eeprom地址是0x57，是4個允許地址的最後一個，所以載入到了3號slot裡。
[ 0.318358] bone-capemgr bone_capemgr.8: slot #1: No cape found
[ 0.355467] bone-capemgr bone_capemgr.8: slot #2: No cape found
[ 0.385730] bone-capemgr bone_capemgr.8: slot #3: 'Alfred,00A1,TJU,BB-BONE-LCD4-01'###這就是從eeprom裡讀取的未經處理資料
[ 0.385899] bone-capemgr bone_capemgr.8: slot #4: specific override
[ 0.385940] bone-capemgr bone_capemgr.8: bone: Using override eeprom data at slot 4
[ 0.385968] bone-capemgr bone_capemgr.8: slot #4: 'Bone-LT-eMMC-2G,00A0,Texas Instrument,BB-BONE-EMMC-2G'###預設載入eMMC cape
[ 0.386100] bone-capemgr bone_capemgr.8: slot #5: specific override
[ 0.386136] bone-capemgr bone_capemgr.8: bone: Using override eeprom data at slot 5
[ 0.386164] bone-capemgr bone_capemgr.8: slot #5: 'Bone-Black-HDMI,00A0,Texas Instrument,BB-BONELT-HDMI'###預設載入HDMI cape之一
[ 0.386312] bone-capemgr bone_capemgr.8: slot #6: specific override
[ 0.386347] bone-capemgr bone_capemgr.8: bone: Using override eeprom data at slot 6
[ 0.386375] bone-capemgr bone_capemgr.8: slot #6: 'Bone-Black-HDMIN,00A0,Texas Instrument,BB-BONELT-HDMIN'###預設載入HDMI cape之二
[ 0.386927] bone-capemgr bone_capemgr.8: loader: before slot-3 BB-BONE-LCD4-01:00A1 (prio 0)###從prio優先順序可以看出，cape比預設的兩個優先順序要高。
[ 0.386956] bone-capemgr bone_capemgr.8: loader: check slot-3 BB-BONE-LCD4-01:00A1 (prio 0)
[ 0.387091] bone-capemgr bone_capemgr.8: loader: before slot-4 BB-BONE-EMMC-2G:00A0 (prio 1)
[ 0.387116] bone-capemgr bone_capemgr.8: loader: check slot-4 BB-BONE-EMMC-2G:00A0 (prio 1)
[ 0.387242] bone-capemgr bone_capemgr.8: loader: before slot-5 BB-BONELT-HDMI:00A0 (prio 1)
[ 0.387267] bone-capemgr bone_capemgr.8: loader: check slot-5 BB-BONELT-HDMI:00A0 (prio 1)
[ 0.387328] bone-capemgr bone_capemgr.8: initialized OK.###前面檢測好了要載入哪些cape，並確定了載入順序，下面開始載入
[ 0.389325] OneNAND driver initializing
[ 0.390678] bone-capemgr bone_capemgr.8: loader: after slot-3 BB-BONE-LCD4-01:00A1 (prio 0)
[ 0.390714] bone-capemgr bone_capemgr.8: slot #3: Requesting part number/version based 'BB-BONE-LCD4-01-00A1.dtbo###根據eeprom的資料產生了要載入的dtbo的名字，所以檔案名稱才如此重要。
[ 0.390745] bone-capemgr bone_capemgr.8: slot #3: Requesting firmware 'BB-BONE-LCD4-01-00A1.dtbo' for board-name 'Alfred', version '00A1'
[ 0.390778] bone-capemgr bone_capemgr.8: slot #3: dtbo 'BB-BONE-LCD4-01-00A1.dtbo' loaded; converting to live tree###讀取完dtbo檔案，把資訊寫入裝置樹中
[ 0.391665] bone-capemgr bone_capemgr.8: slot #3: #4 overlays
[ 0.392824] bone-capemgr bone_capemgr.8: loader: check slot-4 BB-BONE-EMMC-2G:00A0 (prio 1)
[ 0.392876] bone-capemgr bone_capemgr.8: loader: check slot-5 BB-BONELT-HDMI:00A0 (prio 1)
[ 0.393619] ehrpwm 48302200.ehrpwm: unable to select pin group
[ 0.396508] bone-capemgr bone_capemgr.8: loader: before slot-6 BB-BONELT-HDMIN:00A0 (prio 2)
[ 0.396539] bone-capemgr bone_capemgr.8: loader: check slot-6 BB-BONELT-HDMIN:00A0 (prio 2)
[ 0.396569] bone-capemgr bone_capemgr.8: loader: check slot-6 BB-BONELT-HDMIN:00A0 (prio 2)
[ 0.396905] usbcore: registered new interface driver asix###綁定 BB-BONE-LCD4-01-00A1.dtbo 裡涉及到的各種驅動
[ 0.397027] usbcore: registered new interface driver cdc_ether
[ 0.397149] usbcore: registered new interface driver smsc95xx
[ 0.397239] usbcore: registered new interface driver net1080
[ 0.397329] usbcore: registered new interface driver cdc_subset
[ 0.397433] usbcore: registered new interface driver zaurus
[ 0.397597] usbcore: registered new interface driver cdc_ncm
[ 0.398492] usbcore: registered new interface driver cdc_acm
[ 0.398510] cdc_acm: USB Abstract Control Model driver for USB modems and ISDN adapters
[ 0.398524] Initializing USB Mass Storage driver...
…… ###綁定了好多驅動，略掉……
[ 0.404045] bone-capemgr bone_capemgr.8: slot #3: Applied #4 overlays.###3號slot處理完了，開始處理4號slot
[ 0.404071] bone-capemgr bone_capemgr.8: loader: done slot-3 BB-BONE-LCD4-01:00A1 (prio 0)
[ 0.404158] bone-capemgr bone_capemgr.8: loader: check slot-6 BB-BONELT-HDMIN:00A0 (prio 2)
[ 0.404203] bone-capemgr bone_capemgr.8: loader: check slot-5 BB-BONELT-HDMI:00A0 (prio 1)
[ 0.404231] bone-capemgr bone_capemgr.8: loader: after slot-5 BB-BONELT-HDMI:00A0 (prio 1)
[ 0.404326] bone-capemgr bone_capemgr.8: slot #5: Requesting firmware 'cape-boneblack-hdmi-00A0.dtbo' for board-name 'Bone-Black-HDMI', version '00A0'
[ 0.404369] bone-capemgr bone_capemgr.8: slot #5: dtbo 'cape-boneblack-hdmi-00A0.dtbo' loaded; converting to live tree
[ 0.405239] bone-capemgr bone_capemgr.8: slot #5: BB-BONELT-HDMI conflict P8.45 (#3:BB-BONE-LCD4-01)###與3號發生資源衝突，所以載入失敗。
[ 0.414850] bone-capemgr bone_capemgr.8: slot #5: Failed verification
[ 0.421627] bone-capemgr bone_capemgr.8: loader: failed to load slot-5 BB-BONELT-HDMI:00A0 (prio 1)
[ 0.431144] bone-capemgr bone_capemgr.8: loader: check slot-4 BB-BONE-EMMC-2G:00A0 (prio 1)
[ 0.431174] bone-capemgr bone_capemgr.8: loader: after slot-4 BB-BONE-EMMC-2G:00A0 (prio 1)
[ 0.431209] bone-capemgr bone_capemgr.8: slot #4: Requesting firmware 'cape-bone-2g-emmc1.dtbo' for board-name 'Bone-LT-eMMC-2G', version '00A0'
[ 0.431235] bone-capemgr bone_capemgr.8: slot #4: dtbo 'cape-bone-2g-emmc1.dtbo' loaded; converting to live tree
[ 0.432641] bone-capemgr bone_capemgr.8: slot #4: #2 overlays
[ 0.433438] bone-capemgr bone_capemgr.8: slot #4: Applied #2 overlays.
[ 0.433466] bone-capemgr bone_capemgr.8: loader: done slot-4 BB-BONE-EMMC-2G:00A0 (prio 1)
[ 0.433670] bone-capemgr bone_capemgr.8: loader: check slot-6 BB-BONELT-HDMIN:00A0 (prio 2)
[ 0.433704] bone-capemgr bone_capemgr.8: loader: after slot-6 BB-BONELT-HDMIN:00A0 (prio 2)
[ 0.433744] bone-capemgr bone_capemgr.8: slot #6: Requesting firmware 'cape-boneblack-hdmin-00A0.dtbo' for board-name 'Bone-Black-HDMIN', version '00A0'
[ 0.433780] bone-capemgr bone_capemgr.8: slot #6: dtbo 'cape-boneblack-hdmin-00A0.dtbo' loaded; converting to live tree
[ 0.434078] bone-capemgr bone_capemgr.8: slot #6: BB-BONELT-HDMIN conflict P8.45 (#3:BB-BONE-LCD4-01)###同樣與3號衝突，載入失敗
[ 0.443794] bone-capemgr bone_capemgr.8: slot #6: Failed verification
[ 0.450574] bone-capemgr bone_capemgr.8: loader: failed to load slot-6 BB-BONELT-HDMIN:00A0 (prio 2)
