Zedboard-PetaLinux2020.2 USB Host Driver使用手順

概要

ZedBoardにはUSB OTGとして使える端子が１つ用意されている。
今回はこのUSB OTGをHost Modeで使えるようになるまでの一連の手順について記述する。

なお、本作業はこれまでに行ったZedBoardのセットアップから継続した状態で行っている。

[1] Zedboard-PetaLinux2020.2 セットアップ
[2] Zedboard-PetaLinux2020.2 UARTLITE使用手順

参考

Petalinux Tools Documentation - Reference Guide(v2020.2)

"Creating and Adding Custom Kernel Modules" 参照

手順

ユーザーモジュールの作成

petalinux-create -t modules --name <user-module-name> --enableコマンドにより
プロジェクト内にユーザーモジュールを作成する。
今回はRaspberryPi4をターゲットデバイスとするため、rpiとした。

$ cd cd <plnx-proj-root>
$ petalinux-create -t modules --name rpi --enable

• 下記パスにユーザーモジュール用フォルダが生成される

<plnx-proj-root>/project-spec/meta-user/recipes-modules/rpi

ここからは上記フォルダに有るREADMEを参考に進めた。

ユーザーモジュール用のドライバとして下記ファイルが自動生成される。
<plnx-proj-root>/project-spec/meta-user/recipes-modules/rpi/files/rpi.c
このファイルにはusb-skeleton.cを参考にUSBホストドライバの処理を書き込んだ。
（VendorIDとProductIDを書き換える。)
<plnx-proj-root>/components/yocto/workspace/sources/linux-xlnx/drivers/usb/usb-skeleton.c

RootfsのConfigurationメニューを開いて、ユーザーモジュールが追加されていることを確認。

$ petalinux-config -c rootfs

modules --->
    [*] rpi

ビルドを行う。

$ petalinux-build -c kernel
$ petalinux-build -c rpi
$ petalinux-build -c rootfs

petalinux-buildで全部まとめてビルドしてくれるはずだが、初回は上記コマンドを１つずつ実行しないとrpiが有効にならなかった。

これで生成されたイメージファイル等をいつもどおりSDに書き込んでZedBoardを起動。
USB OTGからラズパイ4のUSB Type-C端子へ接続。
ラズパイ4にはUSB Peripheral Mode Moduleが実装済みの状態。

動作確認

ZedBoardのUSB OTGには２つのジャンパピンが設定用にあり、Host Modeで使う場合はJP3をショートする必要がある。またJP2は接続したデバイスに5V給電するかどうかである。
今回ラズパイ4にZedから給電すると、Low voltageの雷マークが出ていたため、ラズパイ4の電源はGPIOピンから入れることにし、ZedBoard側のJP2のジャンパピンはショートしないことにした。

ZedBoard Hardware User's Guide から抜粋

ZedBoard側

ラズパイ4側

ZedでOSが立ち上がったらデバイスを確認

$ ls /dev/rpi*
rpi0

$ dmesg | grep rpi
[    6.383296] rpi: loading out-of-tree module taints kernel.

上記メッセージは正常にrpiモジュールが立上げられたことを示す。

通信確認のため簡単なプログラムをPythonで用意。
ZedBoard側をホストとしてメッセージを送り、ラズパイ側はそのメッセージを受けたら返答する。

ZedBoard側のプログラム

rpiCom.py

import os

if __name__=='__main__':

    f = os.open("/dev/rpi0", os.O_RDWR)

    message = "Hello, I`m ZedBoard!"

    os.write(f, message.encode())

    packet = os.read(f, 30)
    print(packet)

    os.close(f)

ラズパイ4側のプログラム

zedCom.py

import os

if __name__=='__main__':

    f = os.open("/dev/<※ZedBoardのデバイスファイル>", os.O_RDWR)

    packet = os.read(f, 30)
    print(packet)

    message = "Hello, I`m RasberryPi4!"

    os.write(f, message.encode())

    os.close(f)

実行結果

$ python3 rpiComMain.py
b'Hello, I`m RasberryPi4!'

$ python3 zedComMain.py
b'Hello, I`m ZedBoard!'

無事に通信できていることが確認できた。

まとめ

意外と簡単にUSBホストを入れることができた。
なお、ただUSBメモリをMass Storageとしてつなげたいだけなら本手順は行わず、ZedBoard BSPを適用してプロジェクト作成してビルドするだけで使える。