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Feb 8, 2018, 10:49:01 PM (7 years ago)

Author:

franck

Comment:

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SujetTP1-2018

@@ +1 @@
+{{{#!comment
+Pour la définition de la bibliothèque, il faut s'inspirer du TP2...
+}}}
+= TP1 : Outils de développement et GPIO =
+
+La carte Raspberry Pi offre de nombreuses possibilités pour développer des applications embarquées. Notamment, elle dispose de ports d'entrées/sorties génériques (GPIO) qui permettent de s'interfacer avec un grand nombre de périphériques plus ou moins exotiques.
+
+Dans ce TP il vous est demandé de développer une application "user-land" qui fasse clignoter deux LEDs selon un motif que vous choisirez et également de récupérer les informations d'un bouton poussoir.
+
+À la fin de ce TP, vous devriez avoir acquis les compétences suivantes:
+* Compilation croisée via un compilateur déporté
+* Contrôle distant de système embarqué par liaison réseau (SSH)
+* Manipulation d'un périphérique GPIO et de ses registres "memory mappés"
+* Interface numérique/analogique via des ports GPIO
+* Programmation d'automates de contrôle en C
+
+== 0. Plateforme de développement ==
+
+[[Image(htdocs:png/plateforme-peri-raspberry.png, width=700px, nolink)]]
+
+Pour exécuter votre programme sur une carte Raspberry Pi, vous devez vous connecter en SSH sur une carte Raspberry Pi en passant par le routeur peri. Le routeur a deux adresses: `132.227.102.36` du coté laboratoire et `192.168.1.1` de l'autre coté.  Le routeur crée un sous-réseau (`192.168.1.x`) où sont connectées les cartes. Les cartes sont numérotées de `20` à `26` plus des cartes étudiants (ici n°30), le routeur a été programmé de telle sorte que l'adresse internet de la carte n°`X` est comme adresse 192.168.1.`X` (par exemple la carte n°`20` a comme adresse sur ce réseau `192.168.1.20`). 
+Pour faire ça, le firmware du routeur a été remplacé par '''[[http://www.dd-wrt.com/site/index | dd-wrt]]''' qui permet ce type de mode.  Le routeur a été également été programmé pour que tous les paquets entrants sur le port `5000`+`X` de l'adresse `132.227.102.36` soient routés vers l'adresse `192.168.1.X`.
+
+Il n'y a qu'un seul compte utilisateur sur une carte Raspberry Pi. Le nom de login est `pi` et le mot de passe est `raspberry`.
+
+Ainsi, pour se connecter en ssh sur la carte n°`22` avec le login `pi`, il faut taper (remarquez que c'est un `p` minuscule):
+{{{#!sh
+$ ssh -p 5022 pi@132.227.102.36
+pi@132.227.102.36's password: raspberry 
+}}}
+
+Comme, il n'y a qu'un compte par carte et que vous allez devoir vous les partager, vous devez créer un répertoire à la racine avec le nom de votre login sur le réseau enseignement accolé avec un tiret avec le nom de votre binôme si vous en avez un. Par exemple, deux personnes en binôme se nommant respectivement `almada` et `fomentin` vont créer un répertoire `almada-fomentin` (en minuscule). '''Je vous demande de respecter cette convention afin que je puisse vous identifier facilement.'''
+
+Il est recommandé de ne pas laisser de fichiers source sur la carte SD, car celle-ci peut être reformatée en cas de dysfonctionnement.
+
+Pour copier un fichier `file.x` depuis votre compte enseignement sur le carte n°`22` il faut taper (remarquez que c'est un `P` majuscule): 
+{{{#!sh
+$ scp -P 5022 file.x pi@132.227.102.36:almada-fomentin
+pi@132.227.102.36's password: raspberry 
+}}}
+
+{{{#!td 
+{{{#!td 
+**__Astuce__**[=#mdp][[BR]]
+Taper le mot de passe à chaque fois que l'on se logue et à chaque copie peut être pénible à la longue.
+Pour éviter cela, il faut donner à la !RaspberryPi la clé publique du protocole de chiffrement utilisé pour la connexion.
+* Pour la première commande, vous devez taper 3 fois sur la touche entrée pour choisir les valeurs par défaut.
+* Pour la deuxième commande, vous sélectionnez la bonne carte (en remplaçant x par le bon chiffre) et vous tapez le mot de passe `raspberry` (ce sera la dernière fois).
+* La troisième est là pour vérifier
+{{{#!sh
+ssh-keygen -t rsa
+ssh-copy-id -i .ssh/id_rsa.pub "-p 502x pi@132.227.102.36"
+ssh -p 502x pi@132.227.102.36
+}}}
+}}}
+}}}
+[[BR]]
+
+= 1. Prise en mains des outils de développement: Hello World! =
+
+La première étape consiste à vous familiariser avec les outils de
+développement. Pour cela, vous allez développer un petit programme
+de type "Hello World!" qui affiche une phrase sur la sortie standard
+grâce à un printf.
+
+Pour compiler votre programme, suivez les instructions suivantes.
+
+* Tout d'abord, configurez votre terminal pour utiliser le compilateur croisé (vous pourrez ajouter cette commande dans le fichier $HOME/.bashrc):
+  {{{#!sh
+  $ source /users/enseig/franck/peri/export_rpi_toolchain.sh
+  }}}
+
+* Une fois le terminal configuré, vérifiez que le compilateur est accessible:
+  {{{#!sh
+  $ which bcm2708hardfp-gcc
+  }}}
+  Si cette commande ne retourne rien, la configuration n'a pas fonctionné. Appelez le chargé de TP pour vous aider.
+
+Votre suite d'outils (toolchain) contient tous les outils nécessaires pour la compilation, l'édition des liens et la manipulation de binaires pour la carte Raspberry Pi. Et tous ces outils sont préfixés par la même chaîne de caractères: `bcm2708hardfp-`. Il s'agit donc d'un compilateur pour un SoC BCM2708 avec l'option hardfp activée (calcul flottant matériel). Il s'agit bien du SoC de la carte Raspberry Pi.
+
+Maintenant, pour compiler un programme C vers un binaire qui puisse s'exécuter sur la carte Raspberry Pi, il vous faut écrire un Makefile pour plus de facilité. Pour cela, suivez la syntaxe de base des Makefile:
+{{{#!make
+cible: dépendances
+    commande
+}}}
+Notez bien que l'indentation de la seconde ligne doit OBLIGATOIREMENT être une tabulation et non une suite d'espaces.
+
+Vous pourrez donc par exemple, écrire la règle de Makefile suivante:
+{{{#!make
+helloworld.x: helloworld.c
+    bcm2708hardfp-gcc -o $@ $< -O2 -static
+}}}
+{{{#!protected
+Un `Makefile` un peu plus complexe qui se charge de la copie et qui utilise la règle de compilation implicite:
+{{{#!make
+CC=bcm2708hardfp-gcc
+CFLAGS=-O2 -static
+CARD=5020
+NAME=lacas
+APP=helloworld
+
+all: $(APP)
+    scp -P $(CARD) $^ pi@132.227.102.36:lacas
+
+clean:
+    rm $(APP)
+}}}
+}}}
+
+L'option "-static" est importante ici, car la librairie C du compilateur croisé n'est pas tout à fait identique à la librairie C sur la carte Raspberry Pi. Ajouter "-static" à la ligne de compilation permet de créer un binaire qui
+contient en plus les fonctions de la librairie C utilisée par votre programme. Ceci permettra à celui-ci de ne pas essayer d'utiliser des fonctions de la librairie C installée sur la carte qui, sinon, aurait été chargée dynamiquement.
+
+== 2. Contrôle de GPIO en sortie ==
+
+[[Image(htdocs:png/Raspberry-Pi-GPIO-Layout-Revision-2.png,500px,nolink)]]
+
+Dans cet exercice, on vous propose de manipuler une pin du GPIO en mode "sortie" pour contrôler le clignotement d'une LED à une fréquence donnée.
+
+* Avant de commencer à écrire du code, déterminez quelles sont les différentes étapes nécessaires depuis l'initialisation jusqu'à l'envoi des valeurs 0 ou 1 sur le GPIO.
+* Récupérer le répertoire lab1, exécuter la commande suivante dans un terminal et dans le dossier que vous souhaitez pour contenir votre code pour ce premier TP.
+{{{#!sh
+cp -rp /users/enseig/franck/peri/lab1 .
+}}}
+* Éditez le fichier lab1.c et ajoutez le code que vous pensez nécessaire à la réalisation de cet exercice.\\
+  ATTENTION: ne changez pas les valeurs de GPIO_LED0, car vous risqueriez d'endommager la carte Raspberry Pi.
+* Ensuite, compilez-le grâce au Makefile qui vous est fourni.
+  Qu'observez-vous ? Essayez de changer la fréquence de clignotement.
+
+== 3. Contrôle de plusieurs GPIO en mode "sortie" ==
+
+Refaites le même exercice que précédemment, mais cette fois-ci configurez plusieurs GPIO en sorties.
+* En plus du GPIO 4 de l'exercice précédent, rajoutez la LED1 qui est connectée sur le GPIO 17.
+* Avant d'exécuter votre programme, validez votre code avec le chargé de TP !
+
+== 4. Lecture de la valeur d'une entrée GPIO ==
+
+Maintenant que vous maîtrisez le contrôle d'un GPIO en sortie, passons au mode "entrée".
+Écrivez un programme qui configure la GPIO 18 en entrée. Vous devez afficher la valeur de ce GPIO dans une boucle infinie.
+
+* Une fois réalisé, compilez votre programme comme précédemment à l'aide du Makefile fourni. Et validez votre code avec le chargé de TP !
+* Ensuite, copiez votre programme sur la carte comme indiqué dans l'exercice précédent.
+
+On veut détecter l'appui sur le bouton poussoir. Pour cela, vous allez lire sa valeur périodiquement toutes les 20ms. L'appui ou le relâchement correspond est présent quand deux valeurs successives sont différentes. La structure du programme suggéré.
+{{{#!c
+faire toujours:
+   attendre 20ms
+   lire la valeur du BP
+   si un appui est detecte alors BP_ON <- 1
+   si un relachement est detecte alors BP_OFF <- 1
+   si BP_ON :
+      BP_ON <- 0                   // l'appui est un evenement ponctuel
+      comportement du BP_ON
+   si BP_OFF :
+      BP_OFF <- 0                  // Le relachemet est un évènement ponctuel 
+      comportement du BP_OFF
+   gestion de la LED0
+   gestion de la LED1
+}}}
+
+== 5. Réalisation d'une petite librairie ==
+
+Écrire les fonctions suivantes et fabriquer une fonction libgpio.a 
+* gpio_open : ouverture et mapping.
+* gpio_setup : setup des broches
+* gpio_read : lecture d'une broche
+* gpio_write : écriture d'une broche
+
+== 6. Amusez-vous ! ==
+
+Maintenant que vous maîtrisez tous les aspects liés à la configuration et
+à la programmation des GPIO sur Raspberry Pi, laisser aller votre imagination
+et proposer d'autres programmes à exécuter sur la carte Raspberry Pi qui
+vous est fournie.
+
+== 7. Compte rendu (CR) ==
+
+Vous écrirez un CR au format [[http://docutils.sourceforge.net/docs/user/rst/quickref.html|reStucturedText]], dans lequel vous mettrez les étapes de configurations de votre compte pour réaliser le TP, ainsi vous conserverez une trace. 
+Vous ajouterez vos codes commentés (succinctement mais proprement).
+
+Contraintes :
+- Le fichier doit impérativement être nommé `peri_tp1_nom1_nom2.rst`
+- Vous enverez le CR par mail à __**franck.wajsburt @ lip6.fr**__ et __**lionel.lacassagne @ lip6.fr**__ avec le sujet: `[PERI] CR TP1`