こんにちは、親愛なる友人の皆さん。
目標: -> i2c クロック周波数を 400kHz に変更する
動機: -> i2c 経由で Adafruit BNO085 を使用しようとしましたが、rpi i2c クロック ストレッチに関する既知の問題があります。(これは既知のバグで、2012 年から発生しています。そうです!)
私が試したこと: このトピックについて 2 日間かけて読み、Ubuntu 22.04 Server (ヘッドレス) を実行している Raspberry Pi 4b の i2c クロック周波数を複数回変更しようと試みました。
私は rasbian を使用していないので、boot-config ファイルの行を編集するだけではだめです。代わりに、デバイス ツリー ファイルを逆アセンブル、変更、再コンパイルする必要があります。
このチュートリアルに従いました: Ubuntu 20.04 Raspberry Pi で SPI と I2C を有効にする
このファイルに適用:
/boot/dtbs/5.15.0-1033-raspi/bcm2711-rpi-4-b.dtb
逆アセンブルするにはこのコマンドを使用します:
dtc -I dtb -O dts -o bcm2711-rpi-4-b.dts /boot/dtbs/5.15.0-1033-raspi/bcm2711-rpi-4-b.dtb
次に、.dts (device-tree-source) 内のこれらの領域を変更しました。
次の2つのコードチャンクを置き換えました
clock-frequency = <0x186a0>; // 100000
と
clock-frequency = <0x61a80>; // 400000
ブロック 1
i2c@7e205000 {
compatible = "brcm,bcm2711-i2c\0brcm,bcm2835-i2c";
reg = <0x7e205000 0x200>;
interrupts = <0x00 0x75 0x04>;
clocks = <0x08 0x14>;
#address-cells = <0x01>;
#size-cells = <0x00>;
status = "disabled";
#clock-frequency = <0x186a0>; // 100000
clock-frequency = <0x61a80>; // 400000
phandle = <0x10>;
};
ブロック2も
i2c@7e804000 {
compatible = "brcm,bcm2711-i2c\0brcm,bcm2835-i2c";
reg = <0x7e804000 0x1000>;
interrupts = <0x00 0x75 0x04>;
clocks = <0x08 0x14>;
#address-cells = <0x01>;
#size-cells = <0x00>;
status = "disabled";
pinctrl-names = "default";
pinctrl-0 = <0x18>;
#clock-frequency = <0x186a0>; // 100000
clock-frequency = <0x61a80>; // 400000
phandle = <0x36>;
};
さらに下で、次のコード ブロックを変更しました。
#i2c1_baudrate = "\0\0\06clock-frequency:0"; // modified this
i2c1_baudrate = "\0\0\06clock-frequency:400000"; // modified this
ここでは、オーバーライドブロック
__overrides__ {
cam0-pwdn-ctrl;
cam0-pwdn;
cam0-led-ctrl;
cam0-led;
krnbt = "\0\0\00status";
krnbt_baudrate = "\0\0\00max-speed:0";
cache_line_size;
uart0 = "\0\0\01status";
uart1 = "\0\0\02status";
i2s = "\0\0\03status";
spi = "\0\0\04status";
i2c0 = [00 00 00 10 73 74 61 74 75 73 00 00 00 00 35 73 74 61 74 75 73 00];
i2c1 = "\0\0\06status";
i2c0_baudrate = [00 00 00 10 63 6c 6f 63 6b 2d 66 72 65 71 75 65 6e 63 79 3a 30 00]; // left this alone
#i2c1_baudrate = "\0\0\06clock-frequency:0"; // modified this
i2c1_baudrate = "\0\0\06clock-frequency:400000"; // modified this
audio = "\0\0\07status";
watchdog = "\0\0\08status";
random = "\0\0\09status";
sd_overclock = "\0\0\0:brcm,overclock-50:0";
sd_force_pio = "\0\0\0:brcm,force-pio?";
sd_pio_limit = "\0\0\0:brcm,pio-limit:0";
sd_debug = "\0\0\0:brcm,debug";
sdio_overclock = "\0\0\0;brcm,overclock-50:0\0\0\0\0<brcm,overclock-50:0";
axiperf = "\0\0\0=status";
arm_freq;
act_led_gpio = "\0\0\0>gpios:4";
act_led_activelow = "\0\0\0>gpios:8";
act_led_trigger = "\0\0\0>linux,default-trigger";
pwr_led_gpio = "\0\0\0?gpios:4";
pwr_led_activelow = "\0\0\0?gpios:8";
pwr_led_trigger = "\0\0\0?linux,default-trigger";
eth_led0 = "\0\0\0/led-modes:0";
eth_led1 = "\0\0\0/led-modes:4";
sd_poll_once = "\0\0\0@non-removable?";
spi_dma4 = <0x34 0x646d6173 0x3a303d00 0x41 0x34 0x646d6173 0x3a383d00 0x41>;
};
その後、次のコマンドを使用して .dts ファイルを .dtb に再コンパイルしました。
dtc -I dts -O dtb -o bcm2711-rpi-4-b.dtb bcm2711-rpi-4-b.dts
そして、ファイルを元々あったディレクトリにコピーし直し、既存のファイルを上書きしました。もちろん、バックアップは取ってあります。
sudo cp bcm2711-rpi-4-b.dtb /boot/dtbs/5.15.0-1033-raspi/bcm2711-rpi-4-b.dtb
しかし、まだ動作しません。Adafruit から Python テスト ファイルを実行すると、次のエラーが発生します。
python3 imu_v2.py
********** Packet *************
DBG:: HEADER:
DBG:: Data Len: 17
DBG:: Channel: CONTROL (2)
DBG:: ** UNKNOWN Report Type **: 0x7c
DBG:: Sequence number: 19
DBG:: Data:
DBG:: [0x04] 0x7C 0x05 0x00 0x00
DBG:: [0x08] 0x00 0x50 0xC3 0x00
DBG:: [0x0C] 0x00 0x00 0x00 0x00
DBG:: [0x10] 0x00 0x00 0x00 0x00
DBG:: [0x14] 0x00
*******************************
Traceback (most recent call last):
File "/home/administrator/Documents/raspberrypi_software/python/src/imu_v2.py", line 19, in <module>
bno.enable_feature(BNO_REPORT_ROTATION_VECTOR)
File "/home/administrator/.local/lib/python3.10/site-packages/adafruit_bno08x/__init__.py", line 999, in enable_feature
self._process_available_packets(max_packets=10)
File "/home/administrator/.local/lib/python3.10/site-packages/adafruit_bno08x/__init__.py", line 803, in _process_available_packets
self._handle_packet(new_packet)
File "/home/administrator/.local/lib/python3.10/site-packages/adafruit_bno08x/__init__.py", line 863, in _handle_packet
raise error
File "/home/administrator/.local/lib/python3.10/site-packages/adafruit_bno08x/__init__.py", line 858, in _handle_packet
_separate_batch(packet, self._packet_slices)
File "/home/administrator/.local/lib/python3.10/site-packages/adafruit_bno08x/__init__.py", line 373, in _separate_batch
required_bytes = _report_length(report_id)
File "/home/administrator/.local/lib/python3.10/site-packages/adafruit_bno08x/__init__.py", line 362, in _report_length
return _AVAIL_SENSOR_REPORTS[report_id][2]
KeyError: 124
これは私が実行しようとしているプログラムであり、adafruit のドキュメントによると、i2c クロック周波数を 400kHz にする必要があります。
import time
import board
import busio
from adafruit_bno08x import (
BNO_REPORT_ACCELEROMETER,
BNO_REPORT_GYROSCOPE,
BNO_REPORT_MAGNETOMETER,
BNO_REPORT_ROTATION_VECTOR,
)
from adafruit_bno08x.i2c import BNO08X_I2C
i2c = busio.I2C(board.SCL, board.SDA, frequency=400000)
#i2c = busio.I2C(board.SCL, board.SDA, frequency=100000)
bno = BNO08X_I2C(i2c)
bno.enable_feature(BNO_REPORT_ACCELEROMETER)
bno.enable_feature(BNO_REPORT_GYROSCOPE)
bno.enable_feature(BNO_REPORT_MAGNETOMETER)
bno.enable_feature(BNO_REPORT_ROTATION_VECTOR)
while True:
time.sleep(0.5)
imu_data = {}
accel_x, accel_y, accel_z = bno.acceleration # pylint:disable=no-member
imu_data["linear_acceleration"] = {"x": accel_x, "y": accel_y, "z": accel_z}
gyro_x, gyro_y, gyro_z = bno.gyro # pylint:disable=no-member
imu_data["angular_velocity"] = {"x": gyro_x, "y": gyro_y, "z": gyro_z}
mag_x, mag_y, mag_z = bno.magnetic # pylint:disable=no-member
imu_data["magnetic_field"] = {"x": mag_x, "y": mag_y, "z": mag_z}
quat_i, quat_j, quat_k, quat_real = bno.quaternion # pylint:disable=no-member
imu_data["orientation"] = {"x": quat_i, "y": quat_j, "z": quat_k, "w": quat_real}
# Populate the 3x3 covariance matrices with zeros (assuming no covariance)
imu_data["orientation_covariance"] = [0.0] * 9
imu_data["angular_velocity_covariance"] = [0.0] * 9
imu_data["linear_acceleration_covariance"] = [0.0] * 9
print(imu_data)
print("")
はい、スクリプトにあるように、100000 と 400000 の両方を試しました。
以下は、クラッシュしてエラー トレースを生成する前に生成される出力です。これは、さらに下にあります。出力は、重複情報のため大幅に編集されていることに注意してください。通常は、クラッシュするまでに約 10 ～ 15 秒実行されます。バッファがいっぱいになっている可能性があります。
administrator@hostname:~/Documents/raspberrypi_software/python/src$ python3 imu_v2.py
{'linear_acceleration': {'x': 0.3046875, 'y': -0.11328125, 'z': 9.578125}, 'angular_velocity': {'x': 0.001953125, 'y': 0.0, 'z': 0.0}, 'magnetic_field': {'x': -4.0, 'y': -9.5625, 'z': 54.4375}, 'orientation': {'x': -0.005615234375, 'y': -0.01409912109375, 'z': 0.0001220703125, 'w': 0.9998779296875}, 'orientation_covariance': [0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0], 'angular_velocity_covariance': [0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0], 'linear_acceleration_covariance': [0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0]}
{'linear_acceleration': {'x': 0.26953125, 'y': -0.11328125, 'z': 9.58203125}, 'angular_velocity': {'x': 0.0, 'y': 0.0, 'z': 0.0}, 'magnetic_field': {'x': -4.75, 'y': -11.375, 'z': 49.75}, 'orientation': {'x': -0.00567626953125, 'y': -0.01416015625, 'z': 6.103515625e-05, 'w': 0.9998779296875}, 'orientation_covariance': [0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0], 'angular_velocity_covariance': [0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0], 'linear_acceleration_covariance': [0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0]}
<data ommited>
Large chunk of data ommited due to character limit
</data ommited>
{'linear_acceleration': {'x': 0.3046875, 'y': -0.15234375, 'z': 9.578125}, 'angular_velocity': {'x': 0.0, 'y': 0.0, 'z': 0.0}, 'magnetic_field': {'x': -4.0, 'y': -9.9375, 'z': 54.1875}, 'orientation': {'x': -0.0064697265625, 'y': -0.015380859375, 'z': -6.103515625e-05, 'w': 0.9998779296875}, 'orientation_covariance': [0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0], 'angular_velocity_covariance': [0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0], 'linear_acceleration_covariance': [0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0]}
そして最後に、上記の出力の 10 ～ 15 秒後に表示されるエラー トレースは次のとおりです。
********** Packet *************
DBG:: HEADER:
DBG:: Data Len: 191
DBG:: Channel: INPUT_SENSOR_REPORTS (3)
DBG:: Report Type: BASE_TIMESTAMP (0xfb)
DBG:: Sensor Report Type: ACCELEROMETER(0x1)
DBG:: Sequence number: 87
DBG:: Data:
DBG:: [0x04] 0xFB 0xFB 0x12 0x00
DBG:: [0x08] 0x00 0x01 0xE1 0x02
DBG:: [0x0C] 0x00 0x45 0x00 0xE3
DBG:: [0x10] 0xFF 0x95 0x09 0x03
DBG:: [0x14] 0xD1 0x00 0x16 0xB4
DBG:: [0x18] 0xFF 0x56 0xFF 0x44
DBG:: [0x1C] 0x03 0x05 0xD0 0x00
DBG:: [0x20] 0x7A 0x99 0xFF 0x00
DBG:: [0x24] 0xFF 0x00 0x00 0x7E
DBG:: [0x28] 0xBF 0x44 0x32 0x01
DBG:: [0x2C] 0xE2 0x06 0x3D 0x4E
DBG:: [0x30] 0x00 0xE3 0xFF 0x94
DBG:: [0x34] 0x09 0x02 0xD2 0x04
DBG:: [0x38] 0x3F 0x00 0x00 0x00
DBG:: [0x3C] 0x00 0x00 0x00 0x03
DBG:: [0x40] 0xD2 0x08 0x0B 0xBA
DBG:: [0x44] 0xFF 0x56 0xFF 0x2B
DBG:: [0x48] 0x03 0x05 0xD1 0x08
DBG:: [0x4C] 0x6F 0x98 0xFF 0x00
DBG:: [0x50] 0xFF 0x00 0x00 0xFE
DBG:: [0x54] 0x3F 0x44 0x32 0x01
DBG:: [0x58] 0xE3 0x0A 0x78 0x4E
DBG:: [0x5C] 0x00 0xD9 0xFF 0x94
DBG:: [0x60] 0x09 0x02 0xD3 0x0C
DBG:: [0x64] 0x37 0x00 0x00 0x00
DBG:: [0x68] 0x00 0x00 0x00 0x01
DBG:: [0x6C] 0xE4 0x0E 0xB6 0x45
DBG:: [0x70] 0x00 0xE3 0xFF 0x95
DBG:: [0x74] 0x09 0x03 0xD3 0x10
DBG:: [0x78] 0x00 0xBA 0xFF 0x5B
DBG:: [0x7C] 0xFF 0x38 0x03 0x05
DBG:: [0x80] 0xD2 0x10 0x63 0x98
DBG:: [0x84] 0xFF 0x00 0xFF 0x00
DBG:: [0x88] 0x00 0xFE 0x3F 0x44
DBG:: [0x8C] 0x32 0x01 0xE5 0x12
DBG:: [0x90] 0xF7 0x4E 0x00 0xE3
DBG:: [0x94] 0xFF 0x8A 0x09 0x02
DBG:: [0x98] 0xD4 0x14 0x2C 0x00
DBG:: [0x9C] 0x00 0x00 0x00 0x00
DBG:: [0xA0] 0x00 0x03 0xD4 0x14
DBG:: [0xA4] 0xF4 0xB4 0xFF 0x5B
DBG:: [0xA8] 0xFF 0xB1 0x03 0x01
DBG:: [0xAC] 0xE6 0x1A 0x36 0x4E
DBG:: [0xB0] 0x00 0xE3 0xFF 0x94
DBG:: [0xB4] 0x04 0xFF 0xFF 0xFF
DBG:: [0xB8] 0xFF 0xFF 0xFF 0xFF
DBG:: [0xBC] 0xFF 0xFF 0xFF 0xFF
DBG:: [0xC0] 0xFF 0xFF 0xFF
*******************************
Traceback (most recent call last):
File "/home/administrator/Documents/raspberrypi_software/python/src/imu_v2.py", line 26, in <module>
accel_x, accel_y, accel_z = bno.acceleration # pylint:disable=no-member
File "/home/administrator/.local/lib/python3.10/site-packages/adafruit_bno08x/__init__.py", line 598, in acceleration
self._process_available_packets()
File "/home/administrator/.local/lib/python3.10/site-packages/adafruit_bno08x/__init__.py", line 803, in _process_available_packets
self._handle_packet(new_packet)
File "/home/administrator/.local/lib/python3.10/site-packages/adafruit_bno08x/__init__.py", line 863, in _handle_packet
raise error
File "/home/administrator/.local/lib/python3.10/site-packages/adafruit_bno08x/__init__.py", line 858, in _handle_packet
_separate_batch(packet, self._packet_slices)
File "/home/administrator/.local/lib/python3.10/site-packages/adafruit_bno08x/__init__.py", line 373, in _separate_batch
required_bytes = _report_length(report_id)
File "/home/administrator/.local/lib/python3.10/site-packages/adafruit_bno08x/__init__.py", line 364, in _report_length
return _REPORT_LENGTHS[report_id]
KeyError: 255
何が足りないのかよく分かりません。この時点では、バスのクロック周波数が実際に変更されたかどうかはまだ分かりません。誰か知っていますか?
- Ubuntu 22.04 (raspbian ではありません) を実行している rpi 4b 上の i2c のクロック周波数を確認する方法
- 何が足りないのでしょうか、何が間違っているのでしょうか?
答え1
私はこの問題を解決することができたので、他の方のために解決策を投稿したいと思いました:
- Ubuntuが動作するラズベリーパイを持っている
- i2c クロック速度を変更する必要があります (100000 から 400000 へ)
dts と dtb へのこの遠征の後、単純に dt オーバーレイを使用することが決定されました。
まず、新しいファイル「i2c1-frequency-overlay.dts」を作成しました。
// i2c1-frequency-overlay.dts
/dts-v1/;
/plugin/;
/ {
compatible = "brcm,bcm2711";
fragment@0 {
target = <&i2c1>;
__overlay__ {
clock-frequency = <400000>; // Set your desired frequency here (e.g., 400 kHz)
};
};
};
次に、次を使用してこのファイルをコンパイルしました。
dtc -I dts -O dtb -o i2c1-frequency-overlay.dtbo i2c1-frequency-overlay.dts
これによりdtbファイルが作成されました
i2c1-frequency-overlay.dtbo
その後、/boot/firmware/overlays/にコピーされました。
sudo cp i2c1-frequency-overlay.dtbo /boot/firmware/overlays/
次に/boot/firmware/config.txtを修正しました
sudo nano /boot/firmware/config.txt
そして次の文を付け加えた。
# Added below to change i2c frequency from 100kHz [default] to 400kHz [fast mode]
dtparam=i2c_arm_baudrate=400000
dtoverlay=i2c1-frequency-overlay
最後のステップは再起動
sudo reboot
i2c クロック周波数が更新されたことを確認するだけです:
// this did not work:
cat /sys/class/i2c-adapter/i2c-1/of_node/clock-frequency
さらに調査したところ、次のことがわかりました
// but this worked
echo 0x$(xxd /sys/class/i2c-adapter/i2c-1/of_node/clock-frequency | cut -f 2,3 -d ' ' --output-delimiter='') | xargs printf "%d\n"
-bash: warning: command substitution: ignored null byte in input
400000
-> これにより、バスが 400kHz であることが確認されます :-)