Bare Metal & Treiber

Raspberry Pi

In dieser Artikelreihe möchte verschiedene Projekte zum Thema Bare Metal und Treiberprogrammierung auf dem Raspberry Pi zeigen. Ziel ist es für das Raspberry Pi Software für die interne Peripherie zu schreiben ohne irgendwelche fertigen Libraries zu benutzen.

Diese Art der Programmierung mag zwar etwas umständlicher sein, aber man bekommt so (finde ich) ein tieferes Verständnis über die internen Abläufe eines Linux Betriebssystems und der Peripherie. Schauen wir uns das ganze mal an, indem wir über den direkten Zugriff auf die internen Register eine LED schalten…

→ Einfacher I/O Zugriff

Jetzt, da wir in der Lage sind einen GPIO direkt über die internen Register zu schalten, schauen wir mal wie man einen einfachen I/O-Treiber schreiben kann…

→ Ein einfacher I/O Treiber

→ Zurück Raspberry Pi

Item-Tag	Beschreibung
Usage Page	Spezifiziert die Usage Page der verwendeten Elemente.
Logical Minimum	Kleinste logische Einheit die übertragen wird.
Logical Maximum	Größte logische Einheit die übertragen wird.
Physical Minimum	Das Feld Logical Minimum in physikalische Größen umgerechnet.
Physical Maximum	Das Feld Logical Maximum in physikalische Größen umgerechnet.
Unit Exponent	Einheitenexponent zur Basis 10 (z. B. 3 für Kilo)
Unit	Einheiten-ID um die Einheit des Datenfeldes festzulegen (z. B. 2 für Masse).
Report Size	Legt die Größe eines Datenfeldes für ein Element in Bit fest.
Report ID	Report ID für ein Element. Wenn ein Report ID-Element genutzt wird, werden alle Reports um ein 8-bit großes Datenfeld für die ID erweitert.
Report Count	Legt die Anzahl der Datenfelder für ein Element fest.
Push	Platziert eine Kopie der globalen Statustabelle der Elemente auf dem Stack.
Pop	Ersetzt die Statustabelle für die Elemente mit der aktuellen Tabelle vom Stack.

Item-Tag	Beschreibung
Input	Ausgelesene Daten von einem oder mehreren Steuerungselementen.
Output	Daten für die Steuerung von einem oder mehreren Elementen.
Feature	Ein- oder Ausgabedaten, die nicht für eine Interaktion mit dem Nutzer verwendet werden.
Collection	Eine Gruppierung von Input-, Output- oder Feature-Items.
End Collection	Markiert das Ende einer Collection.

bmRequestType	bReqest	wValue	wIndex	wLength	Data
0xA1	GET_REPORT (1)	Art des Reports und die Report-ID	Interface	Länge des Reports	Report
0xA1	GET_IDLE (2)	0	Interface	1	Idle-Zeit
0xA1	GET_PROTOCOL (3)	0	Interface	1	0 – Boot-Protokoll 1 – Report Protokoll
0x21	SET_REPORT (9)	Art des Reports und die Report ID	Interface	Länge des Reports	Report
0x21	SET_IDLE (10)	Idle-Zeit und Report-ID	Interface	0	–
0x21	SET_PROTOCOL (11)	0 – Boot-Protokoll 1 – Report Protokoll	Interface	0	–

Item-Tag	Beschreibung
Usage	Spezifiziert den Usage Index und ergibt zusammen mit der Usage Page die fertige Gruppe.
Usage Minimum	Definiert den Startwert für eine Gruppe von Anwendungszwecken für mehrere Eingabemethoden.
Usage Maximum	Definiert den Endwert für eine Gruppe von Anwendungszwecken für mehrere Eingabemethoden.
Designator Index	Bezeichner eines entsprechenden Physical-Deskriptors um die Art der Eingabe zu definieren.
Designator Minimum	Definiert den Startwert für eine Gruppe von Bezeichnern für mehrere Eingabemethoden.
Designator Maximum	Definiert den Endwert für eine Gruppe von Bezeichnern für mehrere Eingabemethoden.
String Index	Index des String-Deskriptors um die jeweilige Eingabemethode zu beschreiben.
String Minimum	Legt den Startwert für eine Gruppe von Strings fest um mehrere Eingabemethoden zu benennen.
String Maximum	Legt den Endwert für eine Gruppe von Strings fest um mehrere Eingabemethoden zu benennen.
Delimiter	Definiert den Angang (1) oder das Ende (0) eines lokalen Elements.

bmRequestType	bReqest	wValue	wIndex	wLength	Data
0x00 0x01 0x02	CLEAR_FEATURE (1)	Feature	Null Interface Endpunkt	0	–
0x80	GET_CONFIGURATION (8)	0	0	1	Konfiguration
0x80	GET_DESCRIPTOR (6)	Deskriptortyp (H) und Deskriptorindex (L)	Null oder Sprach ID	Länge des Deskriptors	Deskriptor
0x81	GET_INTERFACE (10)	0	Interface	1	Interface
0x80 0x81 0x82	GET_STATUS (0)	0	0 Interface Endpunkt	2	Gerät-, Interface- oder Endpunktstatus
0x00	SET_ADDRESS (5)	Geräteadresse	0	0	–
0x00	SET_CONFIGURATION (9)	Konfiguration	0	0	–
0x00	SET_DESCRIPTOR (7)	Deskriptortyp (H) und Deskriptorindex (L)	Null oder Sprach ID	Länge des Deskriptors	Deskriptor
0x00 0x01 0x02	SET_FEATURE (3)	Feature	0 Interface Endpunkt	0	–
0x01	SET_INTERFACE (11)	Interface	Interface	0	–
0x82	SYNCH_FRAME (12)	0	Endpunkt	2	Framezähler

2 Kommentare

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Stringdeskriptor 0

Allgemeiner Stringdeskriptor

Offset	Feld	Größe	Beschreibung
0	bLength	1	Größe des Deskriptors in Bytes
1	bDescriptorType	1	ENDPOINT Deskriptor (Feld = 5)
2	bEndpointAddress	1	Adresse des Endpunktes
			Bit 7: Richtung	0 = OUT 1 = IN
			Bit 6 – 4	0
			Bit 3 – 0: Endpunktnummer	0 – 15
3	bmAttributes	1	Bit 7 – 6	0
			Bit 5 – 4: Verwendung	Nur für Isochrone Endpunkte. Andernfalls 0. 0 = Data endpoint 1 = Feedback endpoint 2 = Implicit feedback Data endpoint 3 = Reserved
			Bit 3 – 2: Synchronisation	Nur für Isochrone Endpunkte. Andernfalls 0. 0 = No Synchronisation 1 = Asynchronous 2 = Adaptive 3 = Synchronous
			Bit 1 – 0: Transfer	0 = Control 1 = Isochronous 2 = Bulk 3 = Interrupt
4	wMaxPacketSize	2	Maximale Paketgröße, die dieser Endpunkt senden oder empfangen kann
6	bInterval	1	Polling Intervall für den Endpunkt in ms Schritten für Low und Full Speed Devices oder in 125 us Schritten für High Speed Devices

Offset	Feld	Größe	Beschreibung
0	bLength	1	Größe des Deskriptors in Bytes
1	bDescriptorType	1	GERÄTE-Deskriptor (Feld = 0x01)
2	bcdUSB	2	Verwendete USB Version
4	bDeviceClass	1	Durch das USB-IF vergebener Klassencode
5	bDeviceSubClass	1	Durch das USB-IF vergebener Subklassencode
6	bDeviceProtocol	1	Durch das USB-IF vergebener Protokolcode
7	bMaxPacketSize0	1	Maximale Paketgröße für Endpunkt 0. Muss entweder 8, 16, 32 oder 64 sein
8	idVendor	2	Durch das USB-IF vergebene Vendor-ID
10	idProduct	2	Durch den Hersteller vergebene Produkt-ID
12	bcdDevice	2	Releasenummer des Gerätes
14	iManufacturer	1	Index des Stringdeskriptors, der den Hersteller beschreibt
15	iProduct	1	Index des Stringdeskriptors, der das Produkt beschreibt
16	iSerialNumber	1	Index des Stringdeskriptors, der die Seriennummer beschreibt
17	bNumConfigurations	1	Anzahl der Gerätekonfigurationen

Offset	Feld	Größe	Beschreibung
0	bLength	1	Größe des Deskriptors in Bytes
1	bDescriptorType	1	KONFIGURATIONS-Deskriptor (Feld = 0x02)
2	wTotalLength	2	Größe dieses und aller anderen Deskriptoren
4	bNumInterfaces	1	Anzahl der Interfaces, die durch diesen Deskriptor unterstützt werden
5	bConfigurationValue	1	Index der durch eine SET_CONFIGURATION-Anfrage genutzt werden muss um diese Konfiguration zu laden
6	iConfiguration	1	Index des Stringdeskriptors, der diese Konfiguration beschreibt
7	bmAttributes	1	Bit 7	1
			Bit 6	Self-powered
			Bit 5	Remote Wakeup
			Bit 4 – 0	0
8	bMaxPower	1	Maximale Stromaufnahme des Gerätes in 2 mA Schritten

Offset	Feld	Größe	Beschreibung
0	bLength	1	Größe des Deskriptors in Bytes
1	bDescriptorType	1	INTERFACE-Deskriptor (Feld = 0x04)
2	bInterfaceNumber	1	Interface ID
3	bAlternateSetting	1	Alternative Einstellungen für dieses Interface
4	bNumEndpoints	1	Anzahl der Endpunkte, die für dieses Interface genutzt werden (ohne Endpunkt 0)
5	bInterfaceClass	1	Durch das USB-IF vergebener Klassencode
6	bInterfaceSubClass	1	Durch das USB-IF vergebener Subklassencode
7	bInterfaceProtocol	1	Durch das USB-IF vergebener Protokollcode
8	iInterface	1	Index des Stringdeskriptors, der dieses Interface beschreibt