本来这篇文章应该在上周就写完的，不过突然被安排出差，一直忙到了现在，终于可以静下心来做些其它事情。
之前和龙芯3A5000主机一起送过来的还有一块龙芯2K500的迷你开发板，整个板子不到巴掌大小。之前只是简单做了上电启动，这次拿到了比较完整的开发资料，可以尝试为开发板编写一些程序了。
由于暂时没有屏幕，只能先试着做一些其它的事情，如通信和IO控制，其中最简单，最基础的就是LED灯的控制。然后我就发现，这个板子居然有一颗可以调节亮度的LED灯！没错，之前做的LED控制都只能进行开关操作，而可以调节亮度，意味着可以做出更多的显示效果，这次我就做了一个呼吸灯的效果。
然后，我也简单了解了一下这种亮度调节的原理，实际上就是通过调节PWM输出的占空比，改变一个周期内输出的高低电平所占的比例，实现控制LED灯亮度的效果。由于引脚输出的电压是固定的，所以不能通过改变电平来控制亮度，而改变高低电平的占空比则是另一种思路，嵌入式设备的屏幕背光亮度调节也是基于同样的原理。
开发板上电启动、连接串口终端#
由于暂时没有屏幕，想要和开发板进行交互就只能通过终端的方式，通常开发板都会有调试串口，我们先通过串口终端登录设备，配置好网口IP地址后，再通过网络连接登录设备。
串口的连接方式如下图：
将绿、白、黑三色线以图中方式接好（红线不用接），USB端插入到电脑，应该不需要装驱动，电脑可以直接识别出串口设备。
打开串口终端工具，比如Windows MobaXterm，linux minicom等，我比较喜欢用putty。
配置好端口，设置
波特率：115200
数据位：8位
停止位：1位
校验：无
硬件流控：无
然后给开发板接通电源，就可以看到调试输出信息了。
查看系统信息，可以看到运行的是安装了PREEMPT_RT补丁的实时操作系统。
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| [root@LS-GD ~]# uname -a
Linux LS-GD 5.10.0.lsgd-g434b00a6badf #1 PREEMPT Wed Sep 14 12:57:58 CST 2022 loongarch64 GNU/Linux
[root@LS-GD ~]#
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配置交叉编译环境#
2K500开发板是loongarch64架构的嵌入式板卡。下载好对应的交叉编译工具链后，解压到系统/opt/目录下。按手册来就好~
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| $ sudo tar -xf toolchain-loongarch64-linux-gnu-gcc8-host-x86_64-2022-07-18.tar.xz -C /opt/
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然后我们需要将交叉编译器添加到系统路径，方便我们接下来使用。
这里我直接将配置写成脚本，方便下次使用。
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| $ cd /opt/toolchain-loongarch64-linux-gnu-gcc8-host-x86_64-2022-07-18
# 创建脚本
$ sudo touch environment-setup-loongarch64-linux-gnu
# 添加可执行权限
$ sudo chmod +x environment-setup-loongarch64-linux-gnu
# 修改脚本内容
$ sudo vi environment-setup-loongarch64-linux-gnu
# 内容如下~
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| # environment-setup-loongarch64-linux-gnu
CC_PREFIX=/opt/toolchain-loongarch64-linux-gnu-gcc8-host-x86_64-2022-07-18
export PATH=$CC_PREFIX/bin:$PATH
export LD_LIBRARY_PATH=$CC_PREFIX/lib:$LD_LIBRARY_PATH
export LD_LIBRARY_PATH=$CC_PREFIX/loongarch64-linux-gnu/lib64:$LD_LIBRARY_PATH
export ARCH=loongarch
export CROSS_COMPILE=loongarch64-linux-gnu-
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接下来测试一下交叉编译环境
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| $ cd ~
$ . /opt/toolchain-loongarch64-linux-gnu-gcc8-host-x86_64-2022-07-18/environment-setup-loongarch64-linux-gnu
$ loongarch64-linux-gnu-gcc -v
Using built-in specs.
COLLECT_GCC=loongarch64-linux-gnu-gcc
COLLECT_LTO_WRAPPER=/opt/toolchain-loongarch64-linux-gnu-gcc8-host-x86_64-2022-07-18/bin/../libexec/gcc/loongarch64-linux-gnu/8.3.0/lto-wrapper
Target: loongarch64-linux-gnu
Configured with: /dev/shm/build_loongarch64_gcc8-host-x86_64_2022-07-18/src/gcc/configure --build=x86_64-redhat-linux --host=x86_64-redhat-linux --target=loongarch64-linux-gnu --program-prefix=loongarch64-linux-gnu- --prefix=/dev/shm/build_loongarch64_gcc8-host-x86_64_2022-07-18/cross --libdir=/dev/shm/build_loongarch64_gcc8-host-x86_64_2022-07-18/cross/lib --with-gxx-include-dir=/dev/shm/build_loongarch64_gcc8-host-x86_64_2022-07-18/cross/sysroot/usr/include/c++ --with-sysroot=/dev/shm/build_loongarch64_gcc8-host-x86_64_2022-07-18/cross/sysroot --with-native-system-header-dir=/usr/include --with-arch=loongarch64 --with-abi=lp64 --with-multilib-list=lp64d,lp64s --with-pkgversion='LoongArch\ GNU\ toolchain\ vec.32-rc2' --disable-linker-build-id --with-newlib --without-headers --disable-shared --enable-threads=posix --enable-tls --enable-languages=c,c++,fortran --enable-__cxa_atexit --enable-libquadmath-support --disable-gcov --disable-libcc1 --enable-initfini-array --disable-nls --disable-bootstrap --with-glibc-version=2.28
Thread model: posix
gcc version 8.3.0 (LoongArch GNU toolchain vec.32-rc2)
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可以看到loongarch交叉编译器的版本信息，配置交叉编译环境完成。
编写程序#
控制LED灯的亮度，Linux系统已经有驱动实现了，我们要做的操作就是向相应的文件中写入数值即可，剩下的都是系统的事情。
对于一般的LED灯，只有开关两个选项，写入0为关闭，写入非0值打开。
而对于PWM控制的LED灯，需要写入具体数值来控制灯的亮度，同样，0为关闭，写入数值越大LED灯就越亮，当然，这是有上限的。这里经过测试，写入255后，LED灯达到最亮。
而这次写的呼吸灯程序，则是逐渐改变LED灯的亮度，实现LED灯缓慢闪烁的效果。
这里我将亮度分为10个级别，从0到255（2^8 - 1），每100ms改变一下LED灯的亮度，一个周期刚好为2秒（从灭到最亮，然后从最亮到灭）。
至于为什么是分为这10个级别，而不是从0~255变化，大家可以自己试试，看一下效果。
以下是完整程序：
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| /**
* file: led-pwm.c
*/
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
/**
* @brief 呼吸灯效果
* @param fd 设备文件
*/
void breath(int fd);
int main(int argc, char *argv[])
{
if (argc < 2)
{
printf("Please input LED device.\n");
return -1;
}
int fd;
char file[64];
sprintf(file, "%s/brightness", argv[1]);
/* 打开设备文件 */
fd = open(file, O_WRONLY);
if (fd < 0)
{
printf("Error open file: %s\n", file);
return fd;
}
breath(fd);
/* 关闭设备文件 */
close(fd);
return 0;
}
void breath(int fd)
{
const int values[15] = { 0, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 96, 128, 160, 192, 224, 255, 255 };
char buf[5];
while (1)
{
for (int i = 0; i < 30; i++)
{
int j = i < 15 ? i : (29 - i);
sprintf(buf, "%d", values[j]);
write(fd, buf, sizeof(buf));
usleep(100000); // 休眠100ms
}
}
}
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然后编译，得到在开发板上运行可执行程序。
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| $ loongarch64-linux-gnu-gcc led-pwm.c -o led-pwm
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下载程序到开发板#
运行前的最后一步，需要将编译好可执行程序复制到开发板上，我通常是使用scp命令将文件复制到开发板。
需要先在串口终端通过ifconfig设置开发板的网口IP，第一次使用scp前，需要先用ssh登录到开发板。
系统默认账户为root，默认密码为123
由于之前不知道默认密码是什么，所以先用passwd命令改了密码😅。
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| # 例：将可执行程序复制到开发板
$ scp ./led-pwm root@192.168.0.10:~/
# 使用 ssh 登录开发板
$ ssh root@192.168.0.10
# 为程序添加可执行权限（在开发板操作）
~ $ chmod +x ./led-pwm
# 运行程序
~ $ ./led-pwm /sys/class/leds/led1-pwm
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实际运行效果#
由于开发板的LED2默认是心跳模式[heartbeat]，所以会一直一闪一闪的，在运行呼吸灯程序前，可以先把LED2改为[none]模式。
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| ~ $ echo none > /sys/class/leds/led2/trigger
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执行编写的呼吸灯程序
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| ~ $ ./led-pwm /sys/class/leds/led1-pwm
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实际运行效果如下：