基于昇腾A200DK适配UART/SPI操作库pyserial/spidev
1 概述
1.1 概要描述
基于昇腾A200DK适配UART/SPI操作库pyserial/spidev，UART接口与树莓派的GPIO操作模块pyserial保持一致，SPI操作接口与python的spidev模块保持一致。
1.2 实现流程
1、环境搭建：Atlask 200 DK
2、用C实现pyserial/spidev接口
3、绑定到python接口
4、用外设或示波器测试
2 方案介绍
2.1 Atlas 200 DK UART/SPI介绍
2.1.1UART
UART0是8脚和10脚，用于Ascend 310的默认调试串口（console），波特率115200。
UART1是16和18脚，可以用于扩展及与其他模块通信。
UART-Hi3559是38和40脚，用于MIPI-CSI接口接入芯片Hi3559调试，波特率115200。
表2-1-1 UART相关参数：
| 名称 | 管脚编号 |
|---|---|
| UART0_TX | 8 |
| UART0_RX | 10 |
| UART1_TX | 16 |
| UART1_RX | 18 |
2.1.2SPI
SPI-CS0、SPI-CLK、SPI-MISO、SPI-MOSI四线SPI接口可以外接各种传感器，只支持master模式。
表2-1-2 SPI相关参数：
| 名称 | 管脚编号 |
|---|---|
| SPI-MOSI | 19 |
| SPI-MISO | 21 |
| SPI-CLK | 23 |
| SPI-CS | 24 |
2.2 pyserial模块介绍
操作
(1)open、serial_open_advanced：设置串口参数并打开。
(2)close：关闭串口
(3)fileno：读取串口的文件描述符
(4)read、readline：读取字符串
(5)write：向串口写字符串
(6)flush：刷新缓存
(7)input_waiting、output_waiting
(8)poll:延迟轮询查询串口
属性
baudrate：波特率
bytesize：字节大小
parity：校验位
stopbits：停止位
timeout：读超时设置
writeTimeout：写超时
xonxoff：软件流控
rtscts：硬件流控
dsrdtr：硬件流控
2.3 spidev模块介绍
操作
(1)spi_open、spi_open_advanced：设置SPI参数并打开。
(2)spi_xfer、spi_xfer2、spi_xfer3：传输
(3)spi_read：读n个字节
(4)spi_write：写n个字节
属性
mode
max_speed
bit_order
bits_per_word
extra_flags: SPI_LOOP等
2.4 代码目录结构与说明
├── serial
│ ├── a200dkserial.egg-info
│ │ ├── dependency_links.txt
│ │ ├── PKG-INFO
│ │ ├── SOURCES.txt
│ │ └── top_level.txt
│ ├── setup.py
│ ├── src
│ │ ├── 200dk_serial.h
│ │ ├── c_serial.c
│ │ └── py_serial.c
│ └── test
│ ├── Makefile
│ ├── test_read.c
│ ├── test_readline.c
│ ├── test_readline.py
│ ├── test_read.py
│ ├── test_set.c
│ └── test_set.py
├── spi
│ ├── setup.py
│ ├── spidev.egg-info
│ │ ├── dependency_links.txt
│ │ ├── PKG-INFO
│ │ ├── SOURCES.txt
│ │ └── top_level.txt
│ ├── src
│ │ ├── a200dkspi.h
│ │ ├── c_spidev.c
│ │ └── py_spidev.c
│ └── test
│ ├── Makefile
│ ├── test01.c
│ ├── test01.py
│ ├── test02.c
│ └── test02.py
├── README.md
└── 操作文档.md
3 开发准备
3.1 环境依赖说明
| 软件名称 | 版本 |
|---|---|
| Ubuntu | 18.04.1 LTS |
| GCC | 7.5.0 |
| Python | 3.7.13 |
| CANN | 5.0.5alpha001 |
| 固件与驱动 | 1.0.12 |
3.2 环境搭建
见Atlas200dk-MindXSDK 开发环境搭建一站式导航： https://gitee.com/ascend/docs-openmind/blob/master/guide/mindx/ascend_community_projects/tutorials/200dk%E5%BC%80%E5%8F%91%E6%9D%BF%E7%8E%AF%E5%A2%83%E6%90%AD%E5%BB%BA.md
3.3 获取UART/SPI操作权限
1.见 操作文档.docx。/dev/下出现spidev0.0和ttyAMA1即可。
2.su root，然后输入密码，切换成root用户。
3.vim /etc/rc.local 在exit0前增加如下指令：
chown -R HwHiAiUser /dev/spidev0.0
chown -R HwHiAiUser /dev/ttyAMA1
usermod -aG HwHiAiUser HwHiAiUser
4.重启运行环境。
4 编译与运行
4.1 Serial C示例步骤
步骤1 执行如下命令，进入到Serial 代码资源目录下。
cd serial/src
步骤2 执行如下命令，将c_serial.c编译成.so文件。
gcc c_serial.c -fPIC -shared -o libserial.so
步骤3 执行如下命令，在动态库配置文件ld.so.conf文件中添加路径：/usr/local/lib
vi /etc/ld.so.conf
步骤4 执行如下命令，将libserial.so复制到路径/usr/local/lib下。
cp libserial.so /usr/local/lib
步骤5 执行如下命令，让动态链接库为系统所共享。
ldconfig
步骤6 执行如下命令，将200dk_serial.h复制到路径/usr/include下。
cp 200dk_serial.h /usr/include
步骤7 执行如下命令，进入测试文件。
cd ../test
步骤8 执行如下命令，编译测试代码。
gcc c_test.c -L. -lserial -o test
步骤9 执行如下命令，运行测试代码。
./test
4.2 Serial Python示例步骤
步骤1 执行如下命令，创建一个python版本为3.7的conda环境py37。
conda create -n py37 python=3.7
步骤2 执行如下命令，激活环境py37。
conda activate py37
步骤3 执行如下命令，进入到GPIO项目目录下。
cd serial
步骤4 执行如下命令，运行setup.py，生成whl包。
python setup.py bdist_wheel
步骤5 执行如下命令，进入到dist目录下。
cd dist
步骤6 执行如下命令，安装whl包。
pip install a200dkserial-0.0.1-cp37-cp37m-linux_aarch64.whl
步骤7 执行如下命令，进入测试文件。
cd ../test
步骤8 执行如下命令，编译并运行测试代码。
python py_test.py
4.3 SPI C示例步骤
步骤1 执行如下命令，进入到SPI代码资源目录下。
cd spi/src
步骤2 执行如下命令，将c_spidev.c编译成.so文件。
gcc c_spidev.c -fPIC -shared -o libspidev.so
步骤3 执行如下命令，在动态库配置文件ld.so.conf文件中添加路径：/usr/local/lib
vi /etc/ld.so.conf
步骤4 执行如下命令，将libspidev.so复制到路径/usr/local/lib下。
cp libspidev.so /usr/local/lib
步骤5 执行如下命令，让动态链接库为系统所共享。
ldconfig
步骤6 执行如下命令，将a200dkspi.h复制到路径/usr/include下。。
cp a200dkspi.h /usr/include
步骤7 执行如下命令，进入测试文件。
cd ../test
步骤8 执行如下命令，编译测试代码。
gcc c_test.c -L. -lspidev -o test
步骤9 执行如下命令，运行测试代码。
./test
4.4 SPI Python示例步骤
步骤1 执行如下命令，创建一个python版本为3.7的conda环境py37。
conda create -n py37 python=3.7
步骤2 执行如下命令，激活环境py37。
conda activate py37
步骤3 执行如下命令，进入到SPI项目目录下。
cd spi
步骤4 执行如下命令，运行setup.py，生成whl包。
python setup.py bdist_wheel
步骤5 执行如下命令，进入到dist目录下。
cd dist
步骤6 执行如下命令，安装whl包。
pip install a200dkspidev-0.0.1-cp37-cp37m-linux_aarch64.whl
步骤7 执行如下命令，进入测试文件。
cd ../test
步骤8 执行如下命令，编译并运行测试代码。
python py_test.py
5 参考链接
Atlas200dk-MindXSDK 开发环境搭建一站式导航： https://gitee.com/ascend/docs-openmind/blob/master/guide/mindx/ascend_community_projects/tutorials/200dk%E5%BC%80%E5%8F%91%E6%9D%BF%E7%8E%AF%E5%A2%83%E6%90%AD%E5%BB%BA.md
Atlas 200 DK开发者套件 1.0.13 外围设备驱动接口操作指南： https://www.hiascend.com/document/detail/zh/Atlas200DKDeveloperKit/1013/peripheralref/atlaspd_07_0001.html
树莓派的pyserial：https://pypi.org/project/pyserial/#files
python的SPI操作模块spidev：https://pypi.org/project/spidev/#files
Atlas200DK各硬件接口的使用样例： https://gitee.com/ascend/samples/tree/master/cplusplus/level1_single_api/5_200dk_peripheral