树莓派 Zero W 安装与内核驱动开发入门

介绍

The Raspberry Pi Zero W extends the Pi Zero family and comes with added wireless LAN and Bluetooth connectivity.

缺点：没有 ADC 数模转换，自己想办法加配件啊

产品图

配置

欧盟合规认证

pi@raspberrypi:~ $ dpkg --print-architecture

armhf

armhf架构

安装系统

格式化SD卡为FAT分区，用 Win32DiskImager 把系统镜像如2020-08-20-raspios-buster-armhf-full.img写入到SD卡。写入后SD卡会分成两个区，Windows下只能见到一个BOOT区
在BOOT分区下创建两个文件，用于连接路由器和开启SSH
1.空文件 ssh
2.Unix文本文件 wpa_supplicant.conf

ctrl_interface=DIR=/var/run/wpa_supplicant GROUP=netdev
update_config=1
country=CN

network={
    ssid="YourWifiName"
    psk="YourWifiPassword"
    scan_ssid=1
}

路由器WIFI账号密码写你自己的。该文件会在初次系统安装时被读取用于配置WIFI，然后该文件就会被自动删除。

把SD卡插回树莓派，把usb数据线一端插到树莓派zeroW（两个口都可以，标有 USB 是数据+供电，标有 PWR IN 的是单供电），一端插到电脑上。
这时候树莓派就会闪灯开机（如果没有插SD卡，灯是一点都不会亮的）

等到树莓派灯不怎么闪烁时，登陆路由器后台看看

远程登陆

ssh

电脑cmd窗口输入

ssh pi@192.168.123.8

密码默认为 raspberry

修改密码命令：

passwd

修改镜像源

sudo sed -i 's|raspbian.raspberrypi.org|mirrors.ustc.edu.cn/raspbian|g' /etc/apt/sources.list
sudo sed -i 's|//archive.raspberrypi.org|//mirrors.ustc.edu.cn/archive.raspberrypi.org|g' /etc/apt/sources.list.d/raspi.list
sudo apt update

Windows远程桌面(RDP)

安装 Windows 远程桌面服务

sudo apt-get install xrdp

效果图

也可以用支持ssh rdp x11等多种协议的远程控制工具 Mobaxterm

板载外设相关

高级设置

还有一些高级设置，可以通过命令行设置

sudo raspi-config

如果是可以安装 rasp-AP

开启 USB 网卡

作用：给树莓派插上USB，连接到电脑，树莓派被识别成一个 USB Ethernet/RNDIS Gadget 网卡

树莓派配置：

本配置适用于树莓派系统已经安装完成的
启动时加载 dwc2 USB driver

echo "dtoverlay=dwc2" | sudo tee -a /boot/config.txt

开启 dwc2

echo "dwc2" | sudo tee -a /etc/modules

选择网卡模块并启用(如果你要使用别的模块，请参考以下链接，模块不能使用多个只能一个)

echo "g_ether" | sudo tee -a /etc/modules

参考：

驱动：在微软驱动官网下载并解压 Acer Incorporated. - Other hardware - USB Ethernet/RNDIS Gadget Windows Vista版本的

图中第一个就是 Windows Vista 版本的

解压后，从设备管理器，右击树莓派那个USB叹号设备（名字一般是未识别的），更新驱动，路径选你解压的路径即可。

效果图(我的是英文系统)
树莓派系统-配置文件

设备管理器

IP地址可以通过 cmd 命令查看（先看你树莓派USB Ethernet/RNDIS Gadget网卡的网段），如我的是 192.168.137.1
就输入

arp -a | findstr 192.168.137

查看arp表里含有192.168.137的设备

C:\WINDOWS\system32>arp -a | findstr 192.168.137
Interface: 192.168.137.1 --- 0x41
192.168.137.233 da-xx-xx-xx-xx-24 static
192.168.137.255 ff-ff-ff-ff-ff-ff static
然后255是广播地址嘛（计算机网络知识），所以树莓派的USB网卡ip地址就是 192.168.137.233 了

确保树莓派开了SSH服务，然后
ssh -T pi@192.168.137.233
成功的话会提示你接受密钥并输入密码，即找到并SSH测试连接通了树莓派

设置网络共享：电脑共享网络给树莓派用（通过USB Ethernet/RNDIS Gadget网卡）

图盗自 https://gist.github.com/gbaman/975e2db164b3ca2b51ae11e45e8fd40a

当然也可以通过 ping raspberrypi.local
前提是你电脑装了 mDNS 协议（一个局域网版本的DNS无服务端协议）支持软件，如 Bonjour

CMD>ping raspberrypi.local

Pinging raspberrypi.local [fe80::f1b9:ff1f:c643:b627%66] with 32 bytes of data:
Reply from fe80::f1b9:ff1f:c643:b627%66: time=1ms
Reply from fe80::f1b9:ff1f:c643:b627%66: time<1ms
Reply from fe80::f1b9:ff1f:c643:b627%66: time<1ms
Reply from fe80::f1b9:ff1f:c643:b627%66: time=1ms

Ping statistics for fe80::f1b9:ff1f:c643:b627%66:
    Packets: Sent = 4, Received = 4, Lost = 0 (0% loss),
Approximate round trip times in milli-seconds:
    Minimum = 0ms, Maximum = 1ms, Average = 0ms

CMD>ssh pi@fe80::f1b9:ff1f:c643:b627%66

pi@fe80::f1b9:ff1f:c643:b627%66's password:
Linux raspberrypi 5.10.17+ #1421 Thu May 27 13:58:02 BST 2021 armv6l

The programs included with the Debian GNU/Linux system are free software;
the exact distribution terms for each program are described in the
individual files in /usr/share/doc/*/copyright.

Debian GNU/Linux comes with ABSOLUTELY NO WARRANTY, to the extent
permitted by applicable law.
Last login: Fri Jul 23 11:48:49 2021
pi@raspberrypi:~ $

记得把你电脑网络 共享给 树莓派 USB 网卡

GPIO 针脚

测试脚本（led_ctrl.sh）

#!/bin/sh

#控制GPIO口高低电平
echo $1 > /sys/class/gpio/export
echo out > /sys/class/gpio/gpio$1/direction
echo 1 > /sys/class/gpio/gpio$1/value

sleep 1 #延时1秒
echo 0 > /sys/class/gpio/gpio$1/value
echo $1 > /sys/class/gpio/unexport

给脚本加上执行权限

sudo chmod+x ./led_ctrl.sh

测试GPIO命令

# sudo ./led_ctrl.sh 你要测试的GPIO口号

sudo ./led_ctrl.sh 2

使用：在面包板上，LED灯接220Ω电阻，一脚接GND，一脚接你要测试的GPIO引脚。（当然我还用了 T 型拓展板）
效果：亮灯，一秒后灭灯

这里借一下别人的连线图

http://www.ruanyifeng.com/blog/2017/06/raspberry-pi-tutorial.html

树莓派学习二（点亮LED灯）

讓你的 Raspberry Pi 透過 GPIO 閃爍 LED 燈
Shell C C++ Java Python NodeJS 等语言均有支持GPIO的库，详情谷歌

这里pip换镜像源，不说了我们先一起烧香谢谢方校长：
树莓派使用 Python 驱动 SSD1306（IIC/SPI 通信）先测试IIC通讯，成功后再去玩 Linux C 编程实现I2C总线的OLED驱动 - 暮光小猿wzt。

开启色相头

树莓派zero wh使用csi摄像头模块

查看硬件输出信息

如查看 SoC 温度(也就是常说的 CPU)

vcgencmd measure_temp

详见：https://www.raspberrypi.org/documentation/raspbian/applications/vcgencmd.md

正确关机

sudo halt

配置 Web版的 VSCode Server

由于 VSCode SSH Remote 不支持 armhf，所以我们直接用弱一点的 Web 版 VSCode

https://github.com/cdr/code-server/releases
见文档 https://coder.com/docs/code-server/latest/install#yarn-npm

如果没网，可能是你没在控制面板里把网络共享给树莓派
如果还是没网，可以在windows控制面板把树莓派网卡的 IPV6 关了，IPV4设置为自动获取dchp
然后关闭 MobaXterm 的 SSH 标签页再重新打开，使其重新获取ip
在树莓派测网： ping 114.114.114.114

驱动开发

https://www.raspberrypi.org/documentation/hardware/raspberrypi/bcm2835/README.md

译文：BCM2835
这是树莓派 A, B, B+, the Compute Module 及 Zero 系列所用的博通 CPU 芯片

请参考:
Peripheral specification 参考手册
注：该文档有一些错误，已知错误和一些额外信息可以点这里获取
 GPU 文档及其开源驱动
 ARM1176 processor
ARM1176JZF-S
Also see the Raspberry Pi 2 Model B's chip, BCM2836.

Peripheral specification（ARM 外设说明书）是博通的数据手册，在其文档介绍里可看到这么一行：

The purpose of this datasheet is to provide documentation for these peripherals in sufficient
detail to allow a developer to port an operating system to BCM2835.
There are a number of peripherals which are intended to be controlled by the GPU. These are
omitted from this datasheet. Accessing these peripherals from the ARM is not recommended.

总结：

资料名	文件名	网址
CPU 数据手册	BCM2835-ARM-Peripherals.pdf	https://www.raspberrypi.org/documentation/hardware/raspberrypi/bcm2835/BCM2835-ARM-Peripherals.pdf
CPU 数据手册错误修正与注意	BCM2835 datasheet errata - eLinux.org.mhtml	https://elinux.org/BCM2835_datasheet_errata
ZeroW 电路原理图(schematics)	rpi_SCH_ZeroW_1p1_reduced.pdf	https://www.raspberrypi.org/documentation/hardware/raspberrypi/schematics/rpi_SCH_ZeroW_1p1_reduced.pdf
GPU 文档	VideoCoreIV-AG100-R.pdf	https://docs.broadcom.com/docs/12358545
CPU 开源驱动	Brcm_Android_ICS_Graphics_Stack.tar.gz	https://docs.broadcom.com/docs/12358546

为方便大家使用，我已经把上面5个资料都打包了，下载地址：Pi_zeroW.zip 更新日期：2021-01-13

以上硬件资料均可在树莓派官网 HardWare 文档找到

软硬件等更多资料详见：https://www.raspberrypi.org/documentation/

PS. 树莓派 ZeroW 的 CPU 是 BCM2835，该 CPU 内核是 ARM1176 processor 系列里的 ARM1176JZF-S

剩下的就是：看手册/看寄存器/看电路图->写代码了，和普通的 ARM Linux 驱动开发没有什么两样
给个案例：

驱动编写教程（非树莓派，但大同小异）： [野火]i.MX Linux开发实战指南-驱动章节
开发方式推荐：VSCode + Remote SSH + Linux X64 桌面操作系统(或虚拟机)交叉编译环境和 NFS 服务 + 树莓派挂载 NFS (当然树莓派3之类的SSH Remote支持，zeroW不支持只能用 code-server)
在 VSCode 直接调用 Makefile 的方法：https://www.cnblogs.com/yucloud/p/vs_code_config.html#makefile
树莓派挂载 NFS：

# 192.168.12.130 是你的服务器地址，一般是台式/笔记本/虚拟机系统上的 NFS Server
mount -t nfs 192.168.12.130:/mnt /media
#修改 /etc/fstab 文件，添加以下代码，更多参数见 https://wiki.archlinux.org/index.php/Fstab_(简体中文)#字段定义
192.168.12.130:/mnt /mnt            nfs     rw

NOTE: 不要在 zeroW 上编译，因为它没有树莓派3 那么好的性能。

拉取代码

pi@raspberrypi:~ $ uname -a
Linux raspberrypi 5.4.83+ #1379 Mon Dec 14 13:06:05 GMT 2020 armv6l GNU/Linux
# 根据版本号和Github仓库代码分支，可确定应该拉取  rpi-5.4.y 
# 然后在 笔记本或台式机上拉取代码 git clone --depth=1 --branch rpi-5.4.y https://github.com/raspberrypi/linux
# 编译构建部分请看以下官方资料

内核源码及其编译构建指南(请看 Cross-compiling 部分): https://www.raspberrypi.org/documentation/linux/kernel/building.md
raspbian 系统相关配置：https://www.raspberrypi.org/documentation/raspbian/
Github 搜索关键词"rasp kernel module"
裸机编程（像STM32单片机那样）Raspberry Pi Zero baremetal examples: https://github.com/dwelch67/raspberrypi-zero
树莓派官方论坛-裸机及汇编区Bare metal, Assembly language

posted @ 2020-09-06 23:27 蓝天上的云℡ 阅读(2670) 评论(0) 编辑收藏举报

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