Hardware Access/hu

From Lazarus wiki
Jump to navigationJump to search

Deutsch (de) English (en) español (es) français (fr) magyar (hu) 日本語 (ja) 한국어 (ko) polski (pl) português (pt) русский (ru) slovenčina (sk) 中文(中国大陆)‎ (zh_CN)

Hardver hozzáférés

Áttekintés

Ezen az oldalon a hardverek Lazarus által megvalósítható eléréséről olvashatsz. Ezek az eszközök a következők: ISA, PCI, USB, párhuzamos port, soros port, stb.

Egységes több-platformos elérés a hardver eszközökhöz nincs kidolgozva a Free Pascal Runtime Library-ban vagy az LCL-ben. Ezért ez az oldal megpróbálja összefoglalni a hardverek elérésének módjait különböző platformokon. A kód lefordítható különböző környezetekben a feltételes fordítási lehetőséget használva, így:

 uses
  Classes, SysUtils, LResources, Forms, Controls, Graphics, Dialogs, ExtCtrls,
 {$IFDEF WIN32}
   Windows;
 {$ENDIF}
 {$IFDEF Unix}
   ports;
 {$ENDIF}


Jelenleg nem ismert hogy a macOS/x86 engedi-e a hardverek elérését. Mivel megakadályozhatja, ezért javaslom olyan driver-ek használatát mint az io.dll.

Párhuzamos és Soros kommunikáció összehasonlítása

Az ISA kártyák, a PCI kártyák és a Parallel Port a számítógéppel párhuzamos protokollal kommunikál. A Serial Port és az USB eszközök soros protokolt használnak. Mivel a processzor és így a programozási nyelvek is az adatok elérésének párhuzamos módját alkalmazzák, ezért e protokolok használata jóval egyszerűbb a szoftverekben. Amikor egy Integer típusú változót kezelsz, annak értékét egyetlen utasítással elérheted. A soros protokollal azonban egyszerre csak egy bitet szerezhetsz meg, és ezt követően össze kell fűznöd azokat hogy megismerd a tényleges adatot.

A soros kommunikációt bonyolultabb kidolgozni, de viszonylag egyszerű ha egy előre elkészített komponenst használsz. A hardver oldalán is nehéz a megvalósítás, ezért sok hardver speciális integrált áramköröket vagy mikrokontrollereket tartalmaz erre a célra.

Íme egy összefoglaló táblázat a hardver hozzáférési protokolokról:

Sebesség Hardver kialakítás nehézsége
Serial Port Nagyon lassú (< E5 bit/s) Közepes
Parallel Port Lassú (~ E6 bit/s) Könnyű
ISA Card Közepes (~ E7 bit/s) Közepes
USB Közepes (~ E7 bit/s) Nehéz
PCI Card Nagyon gyors (> E9 bit/s) Nagyon nehéz

Párhuzamos kommunikáció

Az inpout32.dll használata Windows-on

Windows 9x és NT kiadásaiban különböző módok léteznek a hardverek eléréséhez. A 9x sorozatban (95, 98, ME) a programok közvetlenül hozzáférhetnek a hardverekhez, mint a DOS esetén tehették. Az NT sorozatban (Windows NT és XP) azonban ez nem lehetséges. Ezeken a rendszereken minden kommunikációt a hardverekkel eszközmeghajtókkal kell megvalósítani. Ez biztonsági szempontból jó, de eszköz-meghajtó programokat fejleszteni sok idejébe és pénzébe kerülhet a kis vállalkozásoknak.

Szerencsére van egy függvénytár ami megoldja ezt a problémát. Ha Windows NT rendszert érzékel kicsomagolja a HWInterface.sys kernel szintű eszközmeghajtót és telepíti azt. Ha Windows 9x rendszert érzékel akkor egyszerűen gépi kódú utasításokat használ a hardver eléréséhez.

Hogyan használható a függvénytár? Egyszerűen! Csak két eljárás van: Inp32 és Out32, használatuk pedig magától értetődő.

Dinamikusan lesz betöltve a függvénytár, ezért először definiálni kell mindkét funkciót:

 type
   TInp32 = function(Address: SmallInt): SmallInt; stdcall;
   TOut32 = procedure(Address: SmallInt; Data: SmallInt); stdcall;
  • Address mutatja a port címét amit el akarsz érni
  • Out32 elküldi Data tartalmát az Address által mutatott portra
  • Inp32 kiolvas egy bájtot az Address által mutatott portról

Most betöltheted a függvénytárat. Ezt megteheted ott ahol a programod főablakának OnCreate metódusát deklarálod:

 type
   TMyForm = class(TForm)
   .........
   private
     { private declarations }
     Inpout32: THandle;
     Inp32: TInp32;
     Out32: TOut32;
   .........
 implementation
   .........
 procedure TMyForm.FormCreate(Sender: TObject);
 begin
 {$IFDEF WIN32}
   Inpout32 := LoadLibrary('inpout32.dll');
   if (Inpout32 <> 0) then
   begin
     // needs overtyping, plain Delphi's @Inp32 = GetProc... leads to compile errors
     Inp32 := TInp32(GetProcAddress(Inpout32, 'Inp32'));
     if (@Inp32 = nil) then Caption := 'Error';
     Out32 := TOut32(GetProcAddress(Inpout32, 'Out32'));
     if (@Out32 = nil) then Caption := 'Error';
   end
   else Caption := 'Error';
 {$ENDIF}
 end;

Ha a függvénytárat az OnCreate-ben töltöd be akkor ne felejtsd el befejezni a használatát az OnDestroy-ban:

 procedure TMyForm.FormDestroy(Sender: TObject);
 begin
 {$IFDEF WIN32}
   FreeLibrary(Inpout32);
 {$ENDIF}
 end;

Itt egy egyszerű példa az Inp32 funkció használatára:

 {$IFDEF WIN32}
   myLabel.Caption := IntToStr(Inp32($0220));
 {$ENDIF}

Ez a kód egy ISA kártyával lett tesztelve a $0220-as porton, Lazarus 0.9.10 használatával Windows XP rendszeren. Természetesen a Windows unit-nak a uses részben szerepelnie kell hogy futtthasd ezt a kódot. Használatához az "inpout32.dll" állományt ugyanabba a könyvtárba kell telepíteni ahol az alkalmazásod található.

A függvénytár honlapja itt található: www.logix4u.net/inpout32.htm *lásd: discussion*

Assembler használata Windows 9x rendszeren

Windows 9x rendszeren használhatsz assembler kódot is. Tegyük fel hogy a $320-as portra a $CC értéket akarod írni. A következő kód ezt teszi::

 {$ASMMODE ATT}
 ...
    asm
        movl $0x320, %edx
        movb $0xCC, %al
        outb %al, %dx
    end ['EAX','EDX'];

Hibaelhárítás Windows-on

Egy léehetséges hibaforrás hogy olyan párhuzamos hardvert használsz amely nem támogatja a "Plug And Play" rendszert Windows-on és így annak portjait a Windows egy másik eszközhöz kapcsolja. A következő hivatkozáson információkat találsz arról hogy miként utasíthatod a Windows-t arra hogy ne használja a hardvered portjait "Plug And Play" eszközökhöz:

http://support.microsoft.com/kb/135168

Folyamatban...

Az IOPerm használata portok eléréséhez Linuxon

A hardverek elérésének legjobb módja Linux-on az eszközmeghajtók használata, azonban a meghajtókészítés folyamatának bonyolultsága miatt néha egy gyorsabb megoldás kézenfekvőbb. Ahhoz hogy a "ports" unit-ot használhasd Linux-on a programodat rendszergazdaként kell futtatni, és az IOPerm segítségével a port eléréséhez megfelelő jogosultságokat kell beállítani.. A "ports" unit dokumentációját itt találod.

Az első teendő a Libc linkelése és azIOPerm meghívása. Van egy unit a free pascalban ami linkeli a meglévő (g) libc-t, azonban ez hibát okoz ha közvetlenül hívjuk meg az alkalmazásból és statikusan kerül felhasználásra, mivel a verziók közötti változások kompatibilitási problémákat okozhatnak. A függvények mint az ioperm valószínűleg nem változnak.


 {$IFDEF Linux}
 function ioperm(from: Cardinal; num: Cardinal; turn_on: Integer): Integer; cdecl; external 'libc';
 {$ENDIF}
  • "from" az első port amelyet el akarsz érni.
  • "num" a portok száma az elsőtől amelyeket el akarsz érni, az IOPerm($220, 8, 1) hozzáférést biztosít a program számára az összes porthoz beleértve a $220 és $227 portokat is.

Az IOPerm meghívása után a port[<cím>] forma használható.

 {$IFDEF Linux}
   i := ioperm($220, 8, 1);
   port[$220] := $00;
   myLabel.Caption := 'ioperm: ' + IntToStr(i);
   i := Integer(port[$220]);
   myOtherLabel.Caption := 'response: ' + IntToStr(i);
 {$ENDIF}

Ez a kód egy általános ISA kártya $0220-as portján lett kipróbálva, a Lazarus 0.9.10 változatával Mandriva Linux 2005 és Damn Small Linux 1.5 rendszereken.

Általános UNIX Hardver Elérés

{$IFDEF Unix}
Uses Clib;   // kinyeri a libc könyvtár nevét
{$ENDIF}

{$IFDEF Unix}
function ioperm(from: Cardinal; num: Cardinal; turn_on: Integer): Integer; cdecl; external clib;
{$ENDIF}


Az FPC egy absztrakt hívással az "fpioperm" -el éri el az ioperm-t ez a x86 unit-ban található, és szintén definiálja az fpIOPL-t és az out-/inport függvényeket. Ezek a függvények állnak rendelkezésre jelenleg a Linux/x86 és a FreeBSD/x86 rendszerben.

Ennek a linkelése nem ajánlott a libc-hez csak ha a telepítés és a hordozhatóság megvalósítható.

A libc kézi linkelése (pl a libc függvényeinek ad-hoc deklarásával amelyek valahol fellelhetőek) szintén kerülendő (illetve a libc import sor szükségszerűen hibát dob, mivel a standard C lib nem hívja meg a libc-t, továbbá pl. a libroot a BEos vagy más platformokon nem szabványos C szimbólumokat használ). Egyszóval kompatibilitási hibákat okoz.

Megjegyzés: A libc unit használata semmilyen körülmények között nem ajánlott, kivétel a Kylix kompatibilitás. Lásd: libc unit

Soros kommunikáció

Soros kommunikációt végző szoftver építése nagyon egyszerű a Synaser függvénytár használatával. A példa együtt áttekintve a Synaser dokumentációjával könnyen érthető. A leglényegesebb rész a TBlockSerial.Config mellyel beállítható a sebesség (bitek száma másodpercenként), valamint az adat bitek, az ellenörző (parity) bitek, vezérlő (stop) bitek és kapcsolódási (handshake) protokol, ha van. A következő kód egy COM 1-re sorosan csatlakozó egérrel lett tesztelve.

program comm;

{$apptype console}

uses
  Classes, SysUtils, Synaser;

var
  ser: TBlockSerial;
begin
  ser:=TBlockSerial.Create;
  try
    ser.Connect('COM1');
    ser.config(1200, 7, 'N', SB1, False, False);
    while True do
      Write(IntToHex(ser.RecvByte(10000), 2), ' ');
  finally
    ser.free;
  end;
end.


A következő kód a fentebbi példa egy másik változata. A fentebbi példa alapvetően hibásnak tűnik a "while true do..." ciklus használata miatt. A teszteléshez használt rendszeren (Asus A6T Laptop, Digitus USB-RS232 Adapterrel, Ubuntu 8.04.1), ez a rész a következő hibát okozta: Az alkalmazás munkamenetenként csak egyszer futott hibátlanul, amikor az alkalmazás újra lett indítva, már nem tudott csatlakozni a soros porthoz. Így a rendszer újraindítására volt szükség minden alkalommal amikor a felhasználó az alkalmazást újra használni akarta, ez pedig nagyon zavaró hiba.

program serialtest;

{$mode objfpc}{$H+}

uses
  {$IFDEF UNIX}{$IFDEF UseCThreads}
  cthreads,
  {$ENDIF}{$ENDIF}
  Classes,SysUtils,Synaser,Crt
  { ez után jöhetnek a unit-ok };

  var l:boolean;

  function check_affirmation():boolean;
  var k:string;
  begin
       Writeln('A kilépéshez NE használd a CTRL-C gombokat, inkább valamelyik másik gombbal állítsd le az alkalmazást! '+
       'Válassz a lehetőségek közül! '+
       '[0]=Kilépés, [1]=Rendben, folytatás! ');
       Writeln('Választás: ');
       Read(k);
       if StrtoInt(k) = 1 then
       begin
            check_affirmation:=true;
            Writeln('OK, az alkalmazás tovább fut ...');
       end
       else
       begin
            check_affirmation:=false;
            Writeln('Kilépés');
       end
  end;

  procedure RS232_connect;
  var
     ser: TBlockSerial;
  begin
       ser:=TBlockSerial.Create;
       try
          ser.Connect('/dev/ttyUSB0'); //ComPort
          Sleep(1000);
          ser.config(1200, 7, 'N', SB1, False, False);
          Write('Eszköz: ' + ser.Device + '   Állapot: ' + ser.LastErrorDesc +' '+
          Inttostr(ser.LastError));
          Sleep(1000);
          repeat
                Write(IntToHex(ser.RecvByte(10000), 2), ' ');
          until keypressed; //Important!!!
       finally
              Writeln('A soros port fel lesz szabadítva...');
              ser.free;
              Writeln('A soros port sikeresen fel lett szabadítva!');
       end;
  end;

  begin
     l:=check_affirmation();
     if l=true then
     RS232_connect()
     else
     Writeln('Kilépés a programból! ');
  end.

A külső hivatkozások részben UNIX és Windows soros port kezeléssel foglalkozó írások címei találhatók.

USB

libusb

Egy keresztplatformos lehetőség Linux, BSD és macOS rendszerekhez a libusb.

A fejlécek megtalálhatók a http://www.freepascal.org/contrib/db.php3?category=Miscellaneous címen:

név szerző változat dátum link megjegyzés
libusb.pp Uwe Zimmermann 0.1.12 2006-06-29 http://www.sciencetronics.com/download/fpc_libusb.tgz
libusb.pas Johann Glaser 2005-01-14 http://www.johann-glaser.at/projects/libusb.pas
fpcusb Joe Jared 0.11-14 2006-02-02 http://relays.osirusoft.com/fpcusb.tgz hibás letöltési cím

FTDI

Az FTDI chip-jeinek kezeléshez használhatod az általuk kiadott pascal fejléceket a dll függvénytáruk eljárásainak hívására.

Külső hivatkozások

Kommunikációs Protokolok sebességének összehasonlítása:

  1. http://en.wikipedia.org/wiki/Serial_port#Speed
  2. http://www.lvr.com/jansfaq.htm - Jan Axelson's Parallel Port FAQ
  3. http://en.wikipedia.org/wiki/USB#Transfer_Speed
  4. http://en.wikipedia.org/wiki/PCI#Conventional_PCI_bus_specifications

Soros Kommunikációval kapcsolatos hivatkozások:

  1. UNIX-on: [1]
  2. Windows-on: http://msdn.microsoft.com/library/default.asp?url=/library/en-us/dnfiles/html/msdn_serial.asp
  3. Synaser komponens: http://synapse.ararat.cz/
  4. Comport Delphi csomag: http://sourceforge.net/projects/comport/

ISA Digital Oscilloscope - Egy példa a hardverelérésre teljes forráskóddal: http://eletronicalivre.incubadora.fapesp.br/portal/english/oscilloscope/