FND (Flexible Numeric Display)

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1 FND (Flexible Numeric Display)

2 FND 어드레스 디코딩 회로 설명 개요 7 세그먼트라고도 하고 숫자나 간단한 기호 표현에 많이 이용.
7-segment LED는 A-G 의 7개의 LED와 소수점 표시를 한 DP (Decimal Point)의 LED 1개로 구성된다. 각 LED는 표시되는 문자의 일부분을 구성하므로 각각을 세그먼트(segment : 부분, 구분)라 부른다.

3 FND 제어용 Device Driver FND 디바이스 물리 주소 영역
nCS4번 영역인 0x1000_0000 ~ 0x13FF_FFFF 사이에 FND 존재

4 FND 제어용 Device Driver IEB 보드 어드레스 디코딩 회로
CS4에 의해 어드레스 디코딩과 버퍼의 역할을 하는 FPGA 칩이 활성화

5 FND 제어용 Device Driver FND 어드레스
FND 물리주소(접근번지)는 0x1100_0000 ~ 0x1170_0000 영역에 8개가 할당 되어있는데 adress table을 구성해서 보면 최상위 6bit(A31~26)가 CS4 해당하고, 나머지 26bit중 최상위 6bit(A25~20)가 실질적인 어드레스 디코딩을 위해 사용되고 있다.

6 FND 제어용 Device Driver FND 어드레스 디코딩 회로 구성 data[31..0] D- 플리 플롭
FND의 물리주소 FND_CS0 ~ FND_CS7가 주어지면 CS4에 의해 FPGA가 선택되고 FPGA 내부에 있는 어드레드 디코딩 논리 회로에 의해 활성화 신호가 발생하고 해당 FND에 D-플리플롭에 상승엣지가 공급되어 FND에 연결된 데이타버스 하위 8비트가 FND에 전달되어 FND의 불을 켜게 된다.

7 FND 제어용 Device Driver FND 제어 방법(해당 비트에 데이터를 보냄) FND
1 : FND_CS = (0x01 << 0) 7 : FND_CS = (0x01 << 6) FND 6 : FND_CS = (0x01 << 5) 2 : FND_CS = (0x01 << 1) 5 : FND_CS = (0x01 << 4) 3 : FND_CS = (0x01 << 2) 8 : FND_CS = (0x01 << 7) 4 : FND_CS = (0x01 << 3)

8 FND 제어용 Device Driver 가상주소 맵핑 MMU를 사용하는 리눅스에서는 물리주소를 가지고 디바이스에 접근하면
페이지 폴트가 발생한다. 따라서 커널이 사용하는 가상주소를 할당받아 야 한다. ioremap 함수는 해당하는 디바이스를 위해 메모리 상에 일정영역을 커널이 관리하는 가상주소를 맵핑하여 준다. 따라서 FND에 해당하는 가상주소로 ioremap함수를 이용하여 FND를 위한 가상주소를 얻어와야 한다.

9 FND 제어용 Device Driver 소스 설명 Makefile fnd.c : lcd 디바이스 드라이버 소스이다.
fnd.ko : lcd 디바이스 드라이버를 컴파일하면 생성되는 object 파일이다. fnd_test.c : lcd 디바이스 드라이버를 테스트하는 어플리케이션 소스이다.

10 FND 제어용 Device Driver FND 드라이버 소스 설명 (fnd.c)
#define FPGA_FND_CS0 (0x ) //FND 물리주소 #define FPGA_FND_CS1 (0x ) #define FPGA_FND_CS2 (0x ) #define FPGA_FND_CS3 (0x ) #define FPGA_FND_CS4 (0x ) #define FPGA_FND_CS5 (0x ) #define FPGA_FND_CS6 (0x ) #define FPGA_FND_CS7 (0x )

11 FND 제어용 Device Driver FND 드라이버 소스 설명 (fnd.c)
mem_addr_fnd0 = FPGA_FND_CS0; …… mem_len = 0x1000; ….. static int fnd_init(void){ mem_fnd_cs0 = ioremap_nocache ( mem_addr_fnd0, mem_len); //가상주소 얻기 if( !mem_fnd_cs0) { printk("Error mapping fnd0 memery"); return -EBUSY; } ……. static void fnd_exit(void){ fnd_clear(); unregister_chrdev(FND_MAJOR, FND_NAME); iounmap(mem_fnd_cs0);

12 FND 제어용 Device Driver FND 응용프로그램 소스 설명 (fnd_test.c)
unsigned char asc_to_fnd(int n){ unsigned char c; switch (n) { /* 여러가지 문자를 추가할수 있다 */ case 0: c = 0x3f; break; case 1: c = 0x06; break; case 2: c = 0x5b; break; case 3: c = 0x4f; break; case 4: c = 0x66; break; case 5: c = 0x6d; break; case 6: c = 0x7d; break; case 7: c = 0x07; break; ….. } return c;

13 FND 제어용 Device Driver FND 응용프로그램 소스 설명 (fnd_test.c)
main(int ac, char *av[]){ int n, count, dev; unsigned char buf[MAXFND+1]; dev = open( fnd_dev, O_RDWR); if (dev < 0) { fprintf(stderr, "cannot open FND (%d)", dev); exit(2); } memset(buf, 0, sizeof(buf)); for (n = 0 ; n <= 9; n++) { for( count = 0 ; count < MAXFND; count++){ buf[count]= asc_to_fnd(n); write(dev, buf, MAXFND); usleep(500000);

14 FND 제어용 Device Driver Makefile 설명
CC := /opt/iwmmxt-1.0.0/bin/arm-linux-gcc KDIR := /PXA270/kernel/linux h270-tku_v1.1 TEST_TARGET = fnd_test TEST_OBJS = fnd_test.o TEST_SRCS = fnd_test.c obj-m := fnd.o build: $(TEST_TARGET) make -C $(KDIR) SUBDIRS=`pwd` modules $(TEST_TARGET) : $(TEST_OBJS) $(CC) -o $(TEST_OBJS) clean: rm -rf *.o *.ko *.mod.c rm -f $(TEST_TARGET)

15 FND 제어용 Device Driver # make clean # make 다운로드 : fnd.ko, fnd_test 실행방법
이미 타겟보드에 fnd의 드라이버가 올라가 있으므로 rmmod로 제거한 후 자신이 만든 fnd드라이버를 올리고 실행시켜보자. (host) # make clean # make 다운로드 : fnd.ko, fnd_test 실행 hybus~>#./fnd_test”

16 Key Matrix

17 Key matrix in XHYPER270TKU
4X4 Key matrix

18 Key 입력의 검출 4 inputs & 4 outputs Input 1 to keyout0, and 0 to others
Make a loop to scan all keys  find one with keyoutX and keyinX 1 All outputs are 0 Only 1 key will be 1

19 Key scan driver fpga_device/key/key.c
void Print_Key(int out , int in){     switch(out){         case 1:                        if(in == 1)     { dbg("key 4 is pressed\n");    key_data = 4;}                 else if(in == 2){ dbg("key 8 is pressed\n");    key_data = 8;}                 else if(in == 4){ dbg("key 12 is pressed\n");   key_data = 12;}                 else if(in == 8){ dbg("key 16 is pressed\n");   key_data = 16;}                 break;         case 2:                         if(in == 1)     { dbg("key 3 is pressed\n");    key_data = 3;}                 else if(in == 2){ dbg("key 7 is pressed\n");    key_data = 7;}                 else if(in == 4){ dbg("key 11 is pressed\n");   key_data = 11;}                 else if(in == 8){ dbg("key 15 is pressed\n");   key_data = 15;}         case 3:                         if(in == 1)     { dbg("key 2 is pressed\n");    key_data = 2;}                 else if(in == 2){ dbg("key 6 is pressed\n");    key_data = 6;}                 else if(in == 4){ dbg("key 10 is pressed\n");   key_data = 10;}                 else if(in == 8){ dbg("key 14 is pressed\n");   key_data = 14;}         case 4:                         if(in == 1)     { dbg("key 1 is pressed\n");    key_data = 1;}                 else if(in == 2){ dbg("key 5 is pressed\n");    key_data = 5;}                 else if(in == 4){ dbg("key 9 is pressed\n");    key_data = 9;}                 else if(in == 8){ dbg("key 13 is pressed\n");   key_data = 13;}                 break;                        } }

20 Key scan driver /* FPGA KEY 0x //FPGA_KEY_OUT# KEYOUT_D[0:3] : X_D[0:3] 0x //FPGA_KEY_IN# KEYIN_D[0:3] : X_D[0:3] */ #define FPGA_KEY_OUT (0x11D00000) #define FPGA_KEY_IN (0x11E00000) // (*((volatile unsigned char *)(mem_base))) #define KEYOUT (*((volatile unsigned char *)(mem_key_out))) #define KEYIN (*((volatile unsigned char *)(mem_key_in)))

21 Key scan driver void key_timer_function(unsigned long ptr) { int in, out; KEYOUT = ((1 << (ptr-1)) & (0x0f)); out = ptr; in = KEYIN; if(in != 0) { Print_Key(out, in); mdelay(200); } init_add_timer(); } void init_add_timer(void) { ++n; if( n > SCAN_NUM) n = 1; init_timer(&key_timer_str); // timer pointer key_timer_str.function =&key_timer_function ; key_timer_str.data = (unsigned long)n; key_timer_str.expires = jiffies + (HZ/100); add_timer(&key_timer_str);

22 Key scan driver static int key_init(void) { …… mem_addr_out = FPGA_KEY_OUT; mem_addr_in = FPGA_KEY_IN; mem_len = 0x1000; mem_key_out = ioremap_nocache (mem_addr_out, mem_len); if(!mem_key_out) { printk(" Error mapping key_out memory\n"); return -EBUSY; } mem_key_in = ioremap_nocache (mem_addr_out, mem_len); if(!mem_key_in) { printk(" Error mapping key_in memory\n"); ……….

23 Device 생성 확인: ls –l /dev/key Module 적재 ☞ lsmod↲ ☞ rmmod key↲
☞ insmod key.ko↲

24 Key test ☞ ./ key-test↲

25 Character LCD 타겟 시스템은 HD44780 LCD 컨트롤러 모듈을 사용
16문자씩 2라인으로 표시. 폰트는 5＊7도트. 제어를 위한 2개의 제어 비트(RS, R/W’)와 데이터 비트(D0~D7)에 [표 11-5]의 명령어로 설정한 후 Enable 클록을 On/Off함으로써 문자형 LCD로 데이터를 전송

26

27 문자형 LCD 디바이스 드라이버 작성 문자형 LCD 디바이스 드라이버 프로그램 작성
001 #include <linux/module.h> …… 009 #include <asm/io.h> 010 011 #define CLCD_MAJOR 238 012 #define CLCD_NAME "CLCD" 013 014 #define FPGA_CLCD_WR_ADD (0x ) 015 #define FPGA_CLCD_RS_ADD (0x ) 016 #define CLCD_CMD_ADDR (*((volatile unsigned char*)(mem_base_wr))) 017 #define CLCD_DATA_ADDR (*((volatile unsigned char*)(mem_base_rs))) 018 019 static void *mem_base_wr, *mem_base_rs; 020 static unsigned long mem_addr_wr, mem_addr_rs, mem_len; 021 022 static void lcd_init(void) 023 { 024 CLCD_CMD_ADDR = 0x38; 025 mdelay(300); 026 CLCD_CMD_ADDR = 0x0e; 027 mdelay(100); 028 CLCD_CMD_ADDR = 0x02; 029 mdelay(100); 030 CLCD_CMD_ADDR = 0x01; 031 mdelay(100); 032 } 033 034 static void string_out(char *str) 035 { 036 char *s; 037 int i=0; 038 039 printk("%s\n", str); 040 lcd_init(); 041 for (s=str; *s; s++) { 042 CLCD_DATA_ADDR = *s; 043 if(i == 15) { 044 udelay(100); 045 CLCD_CMD_ADDR = 0xC0; 046 } 047 udelay(100); 048 i++; 049 } 050 }

28 문자형 LCD 디바이스 드라이버 작성 …… 062 ssize_t clcd_write (struct file *filp, const char *buf, size_t count, loff_t *f_pos) 063 { 064 char data[32]; 065 066 memset(data, 0 , 32); 067 copy_from_user(data, buf, count); 068 string_out(data); 069 return 0; 070 } 071 072 struct file_operations clcd_fops = { 073 .owner = THIS_MODULE, 074 .write = clcd_write, 075 .open = clcd_open, 076 .release = clcd_release, 077 }; 078 079 static int clcd_init(void) 080 { 081 int result; 082 083 result = register_chrdev(CLCD_MAJOR, CLCD_NAME, &clcd_fops); 088 mem_addr_wr = FPGA_CLCD_WR_ADD; 089 mem_addr_rs = FPGA_CLCD_RS_ADD; 090 mem_len = 0x1000; 091 092 mem_base_wr = ioremap_nocache ( mem_addr_wr, mem_len); 097 098 mem_base_rs = ioremap_nocache ( mem_addr_rs, mem_len); 103 printk("FPGA %s MAJOR %d\n",CLCD_NAME, result); 104 return 0; 105 } 106 107 static void clcd_exit(void) 108 { 109 unregister_chrdev(CLCD_MAJOR, CLCD_NAME); 110 iounmap(mem_base_wr); 111 iounmap(mem_base_rs); 112 } 113 114 MODULE_LICENSE("GPL"); 115 module_init(clcd_init); 116 module_exit(clcd_exit);

29 실습 11-4 문자형 LCD 디바이스 드라이버 작성 디바이스 드라이버 테스트 프로그램 작성(11/clcd/test_clcd.c) 01 #include <stdio.h> 02 #include <fcntl.h> 03 #include <stdlib.h> 04 #include <unistd.h> 05 06 static char lcdDev[] = "/dev/CLCD"; 07 static int lcdFd = -1; 08 09 #define MAXCHR 32 10 11 int main(int argc, char **argv) 12 { 13 int n; 14 char buf[MAXCHR]; 15 16 lcdFd = open(lcdDev, O_RDWR); 17 if (lcdFd < 0) { 18 fprintf(stderr, "cannot open CLCD (%d)", lcdFd); 19 exit(2); 20 } 21 } 22 strcpy(buf, "Hi, Character LCD!\n"); 23 if (argc > 1) { 24 memset(buf, 0, sizeof(buf)); 25 n = strlen(argv[1]); 26 if (n > MAXCHR) 27 n = MAXCHR; 28 memcpy(buf, argv[1], n); 29 } 30 write(lcdFd, buf, MAXCHR); 31 return 0; 32 }

30 문자형 LCD 디바이스 드라이버 작성 문자 LCD 디바이스 드라이버 프로그램을 컴파일하기 위한 Makefile을 작성
디바이스 드라이버 모듈과 응용 프로그램을 컴파일 기존 디바이스 드라이버와 디바이스 파일을 테스트한 후 삭제 ① ② ③

31 문자형 LCD 디바이스 드라이버 작성 생성한 디바이스 드라이버와 응용 프로그램을 타겟 시스템으로 전송
디바이스 드라이버를 커널로 적재하고 필요한 디바이스 파일을 생성한 후 테스트 ① ② ③

32 Dot Matrix LED들을 매트릭스 형태로 배선시킨 구조 LED를 점등해 원하는 글씨나 그림을 나타내는 디바이스
5개의 열에는 주소 버스가 연결, 7개의 행에는 데이터 버스가 연결됨 0x1180_0000 0x1190_0000 0x11A0_0000 0x11B0_0000 0x11C0_0000

33 도트 매트릭스 디바이스 드라이버 프로그램 작성
도트 매트릭스 디바이스 드라이버 작성 도트 매트릭스 디바이스 드라이버 프로그램 작성 001 #include <linux/module.h> …… 009 #include <asm/io.h> 010 011 012 #define DOT_MAJOR 232 013 #define DOT_NAME "DOT" 014 015 #define FPGA_DOT_COL_1 (0x ) 019 #define FPGA_DOT_COL_5 (0x11C00000) 020 021 static void *mem_dot_col1, *mem_dot_col2, *mem_dot_col3, *mem _dot_col4, *mem_dot_col5; 022 023 #define DOT_COL_1 (*((volatile unsigned char *) (mem_dot_col1))) 027 #define DOT_COL_5 (*((volatile unsigned char *) (mem_dot_col5))) 028 029 void dot_test(void) 030 { 031 unsigned short dot_table[10][5] = { 032 {0x7F, 0x41, 0x41, 0x41, 0x7F}, 033 {0x00, 0x00, 0x7F, 0x00, 0x00}, 041 {0x78, 0x48, 0x48, 0x48, 0x7F} 042 }; 043 int i; 044 045 for(i=0; i < 10; i++) { 046 DOT_COL_1 = dot_table[i][0]; 050 DOT_COL_5 = dot_table[i][4]; 051 mdelay(500); 052 } 053 } 054

34 도트 매트릭스 디바이스 드라이버 작성 055 int dot_open (struct inode *inode, struct file *filp) 056 { 057 DOT_COL_1 = 0x00; …… 061 DOT_COL_5 = 0x00; 062 return 0; 063 } 070 int dot_ioctl(struct inode *inode, struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg) 071 { 072 switch(cmd) { 073 case 1: 074 dot_test(); 075 break; 076 default: 077 return 0; 078 } 079 return 0; 080 } 081 082 struct file_operations dot_fops = { 083 .owner = THIS_MODULE, 084 .open = dot_open, 085 .ioctl = dot_ioctl, 086 .release = dot_release, 087 }; 088 089 static int dot_init(void) 090 { 091 int result; 092 unsigned long mem_addr_col1, mem_addr_col2, mem_addr_col3,mem_addr_col4, mem_addr_col5; 093 unsigned long mem_len; 094 095 result = register_chrdev(DOT_MAJOR, DOT_NAME, &dot_fops);

35 도트 매트릭스 디바이스 드라이버 작성 096 if(result < 0) 097 {
098 printk(KERN_ERR " DOT : failed to register device.\n"); 099 return result; 100 } 101 mem_addr_col1 = FPGA_DOT_COL_1; …… 105 mem_addr_col5 = FPGA_DOT_COL_5; 106 mem_len = 0x1000; 107 108 mem_dot_col1 = ioremap_nocache ( mem_addr_col1, mem_len); 131 mem_dot_col5 = ioremap_nocache ( mem_addr_col5, mem_len); 136 137 printk("FPGA %s, MAJOR %d\n", DOT_NAME, result); 138 return 0; 139 } 140 141 static void dot_exit(void) 142 { 143 unregister_chrdev(DOT_MAJOR, DOT_NAME); 144 iounmap(mem_dot_col1); 148 iounmap(mem_dot_col5); 149 } 150 151 MODULE_LICENSE("GPL"); 152 module_init(dot_init); 153 module_exit(dot_exit);

36 도트 매트릭스 디바이스 테스트 프로그램 작성 도트 매트릭스 디바이스 드라이버 작성
01 #include <stdio.h> 02 #include <fcntl.h> 03 #include <sys/ioctl.h> 04 05 static char dotDev[] = "/dev/DOT"; 06 static int dotFd = -1; 07 08 int main() 09 { 10 dotFd = open(dotDev, O_RDWR ); 11 12 if ( dotFd < 0 ) { 13 fprintf(stderr, "cannot open DOT (%d)", dotFd); 14 exit(2); 15 } 16 17 ioctl(dotFd, 1, 0); 18 return 0; 19 }

37 도트 매트릭스 디바이스 드라이버 작성 도트 디바이스 프로그램 컴파일하기 위한 Makefile을 작성
디바이스 드라이버 모듈과 응용 프로그램을 컴파일 기존 디바이스 드라이버를 테스트한 후 디바이스 드라이버와 디바이스 파일을 삭제 ① ② ③

38 도트 매트릭스 디바이스 드라이버 작성 생성한 디바이스 파일과 응용프로그램을 타겟 시스템으로 전송
디바이스 드라이버를 커널로 적재하고 새로운 디바이스 파일을 만든 후 응용프로그램으로 테스트 ① ② ③