Nov 13, 2013
Technology1. Install usbutils, this will enable you to use lsusb to detect your usb equipments.
$ opkg install usbutils
2. Use lsusb to detect your usb audio card.
# root@OpenWrt:~# lsusb
Bus 001 Device 001: ID 1d6b:0002 Linux Foundation 2.0 root hub
Bus 001 Device 002: ID 1a40:0101 TERMINUS TECHNOLOGY INC. USB-2.0 4-Port HUB
Bus 001 Device 003: ID 0781:557c SanDisk Corp.
Bus 001 Device 004: ID 0424:2507 Standard Microsystems Corp.
Bus 001 Device 005: ID 0e5c:6441 Bitland Information Technology Co., Ltd C-Media Sound Device
Bus 001 Device 006: ID 0e5c:6119 Bitland Information Technology Co., Ltd remote receive and control device
Now we will see the C-Media Sound Device has been detected in our own openwrt equipment.
3. Install usb audio kernel support modules:
$ opkg install kmod-usb-audio
4. Install madplay for playing audio files:
$ opkg install madplay
5. For configuring the sound, install alsa-utils.
$ opkg install alsa-utils
6. Install madplayer for playing mp3
$ opkg install madplayer
When Playing mp3, the cpu usage is only around 20%, and we can satisfy the volumn using alsamixer.
Nov 12, 2013
Technology#烤派宝典第七章之Screen02
Screen02这一章基于Screen01，将教会你如何在屏幕上画直线，还将教会你一个如何生成随机数的技巧。我们设想你已经拥有了烤派宝典第6章之Screen01中介绍的背景知识和代码作为基础。
| 内容 |
|---|
| 1 点 |
| 2 线 |
| 3 随机数 |
| 4 Pi-加索 |
| ###1. 点 |
| 既然我们之前已经让屏幕工作起来了，自然我们现在就可以开始创建出形形色色的图形了。如果我们能在上面真正画出点什么来自然是最好的。绘制图形中一个最基础的任务往往是绘制两个点之间的直线，有了直线，我们就可以用直线的组合来创建出更复杂的图形了。 |
在执行更复杂的渲染时候，很多系统创建的着色函数可以使用不同颜色来绘制形状。每个像素点可以通过调用着色函数来确定在其上使用怎样的颜色。
我们将试着在汇编语言中实现这个函数，但是最开始时我们需要另外的一些辅助函数。我们需要一个叫SetPixel的函数用于改变特定像素点的颜色，它的输入值应该是r0和r1。在将来如果我们需要往任意内存中绘图(而不是仅仅往屏幕上绘图)时这个函数将很有用。因此最开始时我们需要一个系统用于控制我们绘制的目标。我觉得最佳的解决方案是我们在内存中开辟一块区域，在里头存储我们需要绘制的目标地址。这一系统运行完毕后，我们将得到一个存储好的地址，这个地址通常指向上一次我们使用过的frame buffer。 我们将在我们的绘图函数中始终使用这一地址。这样一来，如果我们在操作系统中的其他任何地方都可以调用这个函数来绘制出不同的图像，要做的只是改变这个地址使其指向一个新的结构而已，绘制代码则可以不用做任何修改。为了简单起见，我们使用一段数据用来控制我们要画的颜色。
将下列代码拷贝入一个新的文件中，起名为’drawing.s’.
.section .data
.align 1
foreColour:
.hword 0xFFFF
.align 2
graphicsAddress:
.int 0
.section .text
.globl SetForeColour
SetForeColour:
cmp r0,#0x10000
movhs pc,lr
ldr r1,=foreColour
strh r0,[r1]
mov pc,lr
.globl SetGraphicsAddress
SetGraphicsAddress:
ldr r1,=graphicsAddress
str r0,[r1]
mov pc,lr
以上代码能实现上面我详细描述过的功能，我们在’main.s'将和它们的数据一起，在绘制任何图像前调用完，以便控制我们在哪里绘制、如何绘制的问题。
创建一个类似于SetPixel般的通用方法，以便我们可以在别的函数中使用是一个很好的主意。我们需要确保这个通用方法运行得足够快，因为我们将频繁调用它。
我们最后的任务是实现一个SetPixel方法。这个函数需要两个参数，像素点的x 和y坐标，它还需要使用我们刚才精确定义的graphicAddress和前景色取值已确定绘制的对象和位置。 如果你认为自己可以直接实现之，那就动手吧；如果觉得自己实现有难度，那么我将大体列举出如何实现的步骤，然后我将给出一个实现的例子。
- 载入graphicsAddress。
- 检查x和y坐标所在的位置是否小于宽度和高度。
- 计算像素点需要写入的地址（提示： frameBufferAddress + (x + y * width)* 像素大小 ）
- 载入前景色。
- 存储入相应的地址。
下面是按照上述规则的代码实现。
1.
.globl DrawPixel
DrawPixel:
px .req r0
py .req r1
addr .req r2
ldr addr,=graphicsAddress
ldr addr,[addr]
2.
height .req r3
ldr height,[addr,#4]
sub height,#1
cmp py,height
movhi pc,lr
.unreq height
width .req r3
ldr width,[addr,#0]
sub width,#1
cmp px,width
movhi pc,lr
回忆一下，宽度和高度存储在framebuffer开始起的0和4个byte的偏移位置。如果需要的话，你可以返回上一章参考’framebuffer.s’。
3.
ldr addr,[addr,#32]
add width,#1
mla px,py,width,px
.unreq width
.unreq py
add addr, px,lsl #1
.unreq px
坦白来说，上面的代码是为高彩色的frame buffer而专门设计的，因此我使用了一个二进制偏移方式来计算该地址。你可以把这个函数改得更为通用一点，无需指定高颜色的frame buffer，记得在修改的同时你也需要更新SetForeColour的代码。通用设计的实现难度可能更为复杂。
4.
fore .req r3
ldr fore,=foreColour
ldrh fore,[fore]
如上所述，专为高彩色定制的代码。
5.
strh fore,[addr]
.unreq fore
.unreq addr
mov pc,lr
如上所述，专为高彩色定制的代码。
###2. 线
我们遇到的麻烦是，画一条直线并非你想象中那么简单。但是现在你必须啃完这块硬骨头，以便实现出我们的操作系统，那么我们就只能自己动手丰衣足食了，绘制直线也不例外。我建议你花上几分钟先自行思考一下如何在两个点之间画出一条直线来。
我考虑出的方案着眼于计算出直线的斜率，然后步进之。这听起来合理极了，但是事实上这个念头很可怕。问题出在这样一来我们将引入大量的除法运算，我们知道在汇编语言中要处理好除法是很棘手的一件事情，还有我们需要跟踪十进制数字，就进一步增加了难度。事实上，有一种现成的算法，叫Bresenham’s算法，它是实现画直线的绝佳算法，因为它只引入了加、减和比特移位操作。
编程的正常思维是，我们想投机取巧，比如使用下除法就OK了。但是操作系统需要想象不到的高效率，所以我们要关注要解决的问题应该是让它变成卓越的，而不是解决了就可以。
Bresenham’s算法可以通过下列伪代码来描述，伪代码是看起来像计算机指令的文字，但是它实际上是便于程序员理解算法，而不是为了机器可读而设计的。
/* We wish to draw a line from (x0,y0) to (x1,y1), using only a function setPixel(x,y) which draws a dot in the pixel given by (x,y). */
if x1 > x0 then
set deltax to x1 - x0
set stepx to +1
otherwise
set deltax to x0 - x1
set stepx to -1
end if
set error to deltax - deltay
until x0 = x1 + stepx or y0 = y1 + stepy
setPixel(x0, y0)
if error × 2 ≥ -deltay then
set x0 to x0 + stepx
set error to error - deltay
end if
if error × 2 ≤ deltax then
set y0 to y0 + stepy
set error to error + deltax
end if
repeat
这个算法的实现很常见。你可以试试看自己能否直接实现之。我在下面也给出了自己的实现代码：
.globl DrawLine
DrawLine:
push {r4,r5,r6,r7,r8,r9,r10,r11,r12,lr}
x0 .req r9
x1 .req r10
y0 .req r11
y1 .req r12
mov x0,r0
mov x1,r2
mov y0,r1
mov y1,r3
dx .req r4
dyn .req r5 /* Note that we only ever use -deltay, so I store its negative for speed. (hence dyn) */
sx .req r6
sy .req r7
err .req r8
cmp x0,x1
subgt dx,x0,x1
movgt sx,#-1
suble dx,x1,x0
movle sx,#1
cmp y0,y1
subgt dyn,y1,y0
movgt sy,#-1
suble dyn,y0,y1
movle sy,#1
add err,dx,dyn
add x1,sx
add y1,sy
pixelLoop$:
teq x0,x1
teqne y0,y1
popeq {r4,r5,r6,r7,r8,r9,r10,r11,r12,pc}
mov r0,x0
mov r1,y0
bl DrawPixel
cmp dyn, err,lsl #1
addle err,dyn
addle x0,sx
cmp dx, err,lsl #1
addge err,dx
addge y0,sy
b pixelLoop$
.unreq x0
.unreq x1
.unreq y0
.unreq y1
.unreq dx
.unreq dyn
.unreq sx
.unreq sy
.unreq err
###3. 随机数
现在我们可以来画直线了。虽然我们现在已经得偿所望，可以用它来绘制出任何我们想要的图像（随便你怎么画！）， 我觉得还是借这个机会引入一点点计算机随机数的概念。 我们要做的是，选择一堆随机的坐标，然后在它们之间用渐变的颜色绘制出直线。我之所以这么做是因为它看起来很漂亮。
所以现在，我们来思考一下，如何得到随机数？不幸的是在Raspberry Pi上没有专门用于产生随机数的设备（这样的设备通常贵得惊人）。 所以我们只能用我们至今所学到的知识来发明出来一个‘随机数’。 我们不需要太长时间就可以实现出来。 操作通常都能拥有明确定义好的结果，执行同一个序列的指令，寄存器中得到的值也是一样的结果。我们要做到额是引入一个序列用于产生伪随机数。这意味着，数字对于外界观察者而言，看起来是完全随机的，然而事实上它们是完全定制的。站在实现的角度，我们需要一个公式，用于产生随机数，我们能想到的一个很垃圾的数学运算符，例如4x2! /4，但实际上，这样生成的随机数，其质量是很低的。在这种情况下，如果输入为0,完了，答案也是0,太愚蠢了。但是它给出了一个思路，经过良好定义的公式，确实可以产生出高品质的随机数。
硬件随机数产生器很少被用在安全场合，因为可预测的随机数序列可能会影响到安全或是加密。
我要使用的公式叫做quadratic congruence产生器。 它是个很好的选择，因为仅仅用5条指令就可以实现它，然后它能产生出0到2的32次方-1个数之间的任意随机数。
有关随机数产生器的讨论经常会引出一个问题，到底什么是随机数？我们通常是指统计上的随机性： 一连串数字是没办法通过显而易见的样式或是属性用于产生它们。
这个随机数产生器能用如此简洁的代码产生出如此大的随机数的原因已经超出了本课程的讨论范围，但是我鼓励有兴趣的各位去研究它。可以从下面的公式着手研究， xn是产生的第n个随机数。
这个公式受到以下限制：
- a必须是偶数。
- b=a+1mod 4。
- c是奇数。
如果你从未见过mod操作符，这里简单说明一下，它指的是对某个数除以被除数后，剩下的数值。例如b=a+1mod4以为着将a+1的值除以4,得到的余数就是b。 如果a 是12,那么(12+1)/4，mod的结果应该是1,因为13除以4的余数是1.
将下列代码拷贝进你的文件夹中，命名为’random.s’
.globl Random
Random:
xnm .req r0
a .req r1
mov a,#0xef00
mul a,xnm
mul a,xnm
add a,xnm
.unreq xnm
add r0,a,#73
.unreq a
mov pc,lr
这是一个随机函数的实现，最后产生的数字被存储在r0中，这个数字将用于产生下一个随机数。在我们的例子中，我们给定的a=EF00，b=1, c=73， 这样的选择足够产生出上面我们需要的随机数。 你可以使用任何你想要的数字进行替代，只要它们符合我们预定义的规则就可以。
###4. Pi-加索
好，现在我们已经拥有了所有需要的函数，让我们来画图吧。修改你的main文件，在得到framebuffer的地址后，完成以下内容:
- 调用SetGraphicsAddress， r0中传递的参数为frame buffer info的地址。
- 设置4个寄存器的初始值为0。 一个是最后产生的随机数，一个是颜色，一个是上一个x坐标值，一个是上一个y坐标值。
- 调用随机数产生器生成下一个x坐标值， 使用上一次产生的随机数字作为输入。
- 再次调用随机数产生器生成下一个y坐标值，使用上一次你生成的x 坐标值作为输入。
- 用y坐标值更新上一个随机数。
- 使用给定的颜色值调用SetForeColour， 然后对颜色加1. 如果这个值达到十六进制的FFFF，要记得将它归零。
- x和y坐标的值需要在0到FFFFFFFF之间。 我们可以转化他们为数字，为0到102310之间，使用一个逻辑右移22位即可。
- 检查y坐标是否在屏幕上，验证y坐标的值在0到76710之间，如果不是，返回第3步。
- 从上一个x和y的坐标绘制一条直线到当前的x和y坐标。
- 更新当前的x和y坐标。
- 返回第3步。
如以前所提到的，解决方案可以在下载页面找到。
如果你完成了编码，在你的Raspberry Pi上测试之。你可以看到非常快的一系列的随机线条在屏幕上被绘制出来，颜色有着渐变色， 它永远不会被停止。 如果你的Raspberry Pi不能显示出正常结果，请参考troubleshooting页面。
如果你成功运行了，恭喜你！ 我们已经学会了如何绘制多姿多彩的图形，还学会了如何产生随机数。 我孤立你多玩玩直线绘制，因为它可以用来渲染任何你想要的东西。 你可能还希望探索更为复杂的图形。 这些复杂的图形都可以通过直线来产生，但是有没有更好的策略用来产生呢？留给你自己思考。如果你喜欢画直线的程序，你可以试着修改下SetPixel函数。 如果在设置每一个像素值时候，你添加上一个小的数值，它会发生什么呢？如果你想创建出别的图案，你应该如何修改呢？在下一章里，烤派宝典第8章之Screen03里，我们来看看一个非常非常有用的技巧–绘制文字。
Nov 11, 2013
Technology#烤派宝典第五章之OK05
OK05这一章基于OK04, 将教会你如何根据摩尔斯码来控制LED的闪烁。LED的闪烁将发出SOS信号，此信号的格式如下：(…—…).我们假设你之前已经拥有了烤派宝典第四章里的所有代码作为基础。
| 内容 |
|---|
| 1 数据 |
| 2 你享受乐趣时，光阴似箭 |
| ###数据 |
| 迄今为止，我们所传递给Raspberry Pi的都是单纯的指令。 然而某些时候，指令只是故事的一般。我们的操作系统需要数据。 |
有些早期的操作系统不允许在文件中包含数据，这让使用者觉得很受限制。现代的方式让应用程序有更大的灵活性。
通常来说数据指的是重要的数值。你大可把数据想象成一个给定的类型，比如，一个包含有文字的文本文件，一幅含有图像信息的图像文件，等等。事实上这只是概念上的差别而已。计算机中的所有数据都是二进制数，我们和它们打交道的方式就是通过数数字。在本章的例子中，我们要储存的数据是一段用于控制闪烁节奏的数据。
在’main.s'文件的最后拷贝入下列代码：
.section .data
.align 2
pattern:
.int 0b11111111101010100010001000101010
数据和代码的区别在于，我们把所有的代码都放在.data段。我已经在操作系统内存布局图中描述了这一点。这里我把数据段(data)放在代码的最结尾位置。把代码和指令分开放置，以便于我们最终能在操作系统中实现安全机智，我们需要知道代码的哪些部分是可以执行的，哪些是不可以被执行的。
我在这里使用了两个., .align和.inig。 .align确保下列字节以2的2次方对齐。在这个例子中，我使用的就是2的2次方对齐。.align 2意味着数据肯定是在2的2次方，即可整除4的内存位置。我们需要特别注意这一点，因为用于从内存中读取内容的ldr指令之工作在能整除4的内存位置。
.align num确保下一行地址可以整除2的num次方
.int命令把其后带的常量直接拷贝到输出。这以为者11111111101010100010001000101010将会被放入到输出，因而标签形式事实上把这部分数据标注成了标签。
.int val输出数字val
正如我以前所提及的，数字可以包含任何你想要的东西。在本例中我们把摩尔斯电码所表示的SOS序列，即…—…用这些方式表达出来。我使用0以代表LED熄灭的时间，用1代表LED点亮的时间。这样一来，我们就可以写出用于表示时间序列的代码，接下来我们要的就是改变数据以显示不同的显示方式了。这是一个很简单的例子，可以用来说明操作系统在任何时候应该做什么；交互和显示数据。
这里有个挑战就是找出有效而游泳的表达方式。我们这种用于表达开/关状态的存储序列的方式运行起来很简单，但是很难编辑，因为我们无法在0和1的组合中体现出摩尔斯代码的-或.的含义。
拷贝下面的代码行到’main.s'中，代码应该放置在 loop$ 标签之前：
ptrn .req r4
ldr ptrn,=pattern
ldr ptrn,[ptrn]
seq .req r5
mov seq,#0
上面的代码将闪烁的样式加载到寄存器r4中，同时把r5的值加载为0. r5将用于表征我们的序列位置，以便我们可以跟踪我们已经运行完了多少个样式。
下面的代码则是将一个非0值加载到了r1中，仅限于当前的样式部分为1时。
mov r1,#1
lsl r1,seq
and r1,ptrn
代码作用于你调用SetGpio时候，这时候必须给定一个非0值以熄灭LED，给定0值以点亮LED。
现在修改你代码中的’main.s’，以便代码根据当前序列的值设置LED的亮/灭，而后等待250000微秒（或是其他你觉得合适的延迟时间)，接着运行下一个序列中的样式。当序列记数达到32时，需要返回到0. 你可以试一下，看你是否可以自己实现之，另外再添加一点额外的挑战，看你是否能用仅仅一条指令实现之（解决方案在下载页面中)。
###你享受乐趣时，光阴似箭
现在你可以在Raspberry Pi上测试这一章的例子了。它应该先短闪烁3次，然后再来3次长闪烁，接着再来3次短闪烁。再经过一段时间后，闪烁格式会重复。如果它没有工作，请参阅troubleshooting页面。
如果它正常工作的话，恭喜你，你已经完成了OK系列指南的所有部分！
在这个系列中，我们主要学习了汇编语言、GPIO控制器、系统定时器。我们学习了函数和ABI的概念，我们还杰出了许多基本的操作系统的概念，最后还接触了数据的概念。
现在你可以移步到更为高阶的话题中了。
- 下面我们要提到的Screen系列将教会你如何在汇编语言中使用屏幕。
- Input系列将教会你如何使用键盘和鼠标。
现在你已经活得了很多关于操作系统相关的消息，也学习到了和GPIO口打交道的一种最基本也是最直接的方法。如果你手头有机器人制作套件，你可以试着写一个机器人上的操作系统，用它来控制机器人的GPIO口！
