Difference between revisions of "Matrix - Ball Rolling Switch/zh"

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*[Schematic]([http://wiki.friendlyarm.com/wiki/images/9/94/Schematic-Martix_Compact_Kit.pdf Matrix - Compact Kit-Schematic.pdf])
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*[Schematic]([http://wiki.friendlyarm.com/wiki/images/0/00/TIL-01-1511-Schematic.pdf Matrix - Ball Rolling Switch-Schematic.pdf])

Revision as of 10:14, 13 May 2016

English

1 介绍

BAll Rolling Switch
  • Matrix-Ball_Rolling_Switch是一个滚珠开关模块，电气特性与水银开关近似，解决了水银开关易破损、氧化、漏气、寿命短、污染环境等弊端。
  • 开关本身无方向，360°任何一个方向倾斜到一定的角度(15°-45°)时，就会产生一个开关信号，信号传入施密特触发器反向后输出。

2 特性

  • GPIO
  • 体积小巧
  • 2.54mm排针接口
  • PCB尺寸（mm）：16x16

BAll Rolling Switch-01.PCB

  • 引脚说明:
名称 描述
S 数字GPIO
V 电源5V
G 地

3 工作原理

3-Pin 2.54mm排针，V接电源，G接地，S为模块数字信号输出，当开关倾斜，开关内的金属球珠滚动到开关一侧，导通触点时，开关输出高电平到施密特触发器，再通过触发器内部的逆变器反向，模块输出低电平；当开关内的金属球珠滚动到开关的另一侧，断开触点时，滚珠开关输出低电平到施密特触发器，触发器内部的逆变器反向，此时，模块输出高电平。

4 下载Matrix源码

Matrix配件相关的代码是完全开源的，统一由一个仓库进行管理：https://github.com/friendlyarm/matrix.git
该仓库里不同的分支代表着Matrix配件所支持的不同开发板。

  • nanopi分支用于支持NanoPi；
  • nanopi2分支用于支持NanoPi 2；
  • tiny4412分支用于支持Tiny4412；
  • raspberrypi分支用于支持RaspberryPi；

在主机PC上安装git，以Ubuntu14.04为例 

$ sudo apt-get install git

克隆Matrix配件代码仓库 

$ git clone https://github.com/friendlyarm/matrix.git

克隆完成后会得到一个名为matrix的目录，里面存放着所有Matrix配件的代码。

5 与NanoPi 2连接使用

5.1 硬件连接

参考下图连接模块Matrix-Ball_Rolling_Switch和NanoPi2：
matrix-BAll Rolling Switch_nanopi2

连接说明：

Matrix-Ball_Rolling_Switch NanoPi2
S Pin7
V Pin4
G Pin6

5.2 编译测试程序

进入Matrix代码仓库，切换到nanopi2分支 

$ cd matrix
$ git checkout nanopi2

编译Matrix配件代码 

$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- clean
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- install

注意：请确保你的主机PC当前使用的交叉编译器为NanoPi 2配套的arm-linux-gcc-4.9.3。
编译成功后库文件位于install/lib目录下，而测试程序则位于install/usr/bin目录下，模块Matrix-Ball_Rolling_Switch对应的测试程序为matrix-ball_switch。
硬件驱动模块位于modules目录下，对应的驱动源码都包含在在NanoPi 2的Linux内核仓库里：https://github.com/friendlyarm/linux-3.4.y.git

5.3 运行测试程序

将带有Debian系统的SD卡插入一台运行Linux的电脑，可以挂载SD卡上的boot和rootfs分区。
假设rootfs分区的挂载路径为/media/rootfs，执行以下命令将Matrix的硬件驱动、库文件和测试程序拷贝到NanoPi 2的文件系统上。

$ cp modules /media/rootfs/ -r
$ cp install/lib/* /media/rootfs/lib/ -d
$ cp install/usr/bin/* /media/rootfs/usr/bin/

将SD卡重新插入NanoPi 2，上电启动，在Debian的shell终端中执行以下命令加载硬件驱动。

$ cd /modules
$ insmod matrix_gpio_int.ko

在Debian的shell终端中执行以下命令加载硬件驱动。

$ matrix-ball_switch

运行效果如下：
matrix-ball_switch_result
将模块竖立起来，利用开关中的小珠的滚动，制造与金属端子的触碰或改变光线行进的路线，就能产生导通的效果。

5.4 代码展示

static struct sensor brSwitch[] = {
        {
                GPIO_PIN(7),
                IRQ_TYPE_EDGE_FALLING,
        }
};
 
int main(int argc, char ** argv)
{
    int i;
    int retSize = -1;
    char value[ARRAY_SIZE(brSwitch)];
    int devFD = -1;
 
    if (argc == 2) {
        brSwitch[0].pin = atoi(argv[1]);
    }
 
    printf("Using GPIO_PIN(%d)\n", brSwitch[0].pin);
    if ((devFD =sensorInit(brSwitch, ARRAY_SIZE(brSwitch))) == -1) {
        printf("Fail to init sensor\n");
        return -1;
    }
    printf("Lean the switch...\n");
    if ((retSize = sensorRead(devFD, value, ARRAY_SIZE(brSwitch))) == -1) {
        printf("Fail to read sensors\n");
    }
    if (retSize > 0) {
        i = 0;
        for (i=0; i<retSize; i++) {
            printf("Switch[%d]:%d\n", i, value[i]);
        }
    }
    sensorDeinit(devFD);
    return 0;
}

6 与NanoPi M2连接使用

6.1 硬件连接

参考下图连接模块Matrix-Ball_Rolling_Switch和NanoPi M2：
matrix-BAll Rolling Switch_nanopi M2

连接说明：

Matrix-Ball_Rolling_Switch NanoPi M2
S Pin7
V Pin4
G Pin6

6.2 编译测试程序

进入Matrix代码仓库，切换到nanopi_M2分支 

$ cd matrix
$ git checkout nanopi_M2

编译Matrix配件代码 

$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- clean
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- install

注意：请确保你的主机PC当前使用的交叉编译器为NanoPi 2配套的arm-linux-gcc-4.9.3。
编译成功后库文件位于install/lib目录下，而测试程序则位于install/usr/bin目录下，模块Matrix-Ball_Rolling_Switch对应的测试程序为matrix-ball_switch。
硬件驱动模块位于modules目录下，对应的驱动源码都包含在在NanoPi M2的Linux内核仓库里：https://github.com/friendlyarm/linux-3.4.y.git

6.3 运行测试程序

将带有Debian系统的SD卡插入一台运行Linux的电脑，可以挂载SD卡上的boot和rootfs分区。
假设rootfs分区的挂载路径为/media/rootfs，执行以下命令将Matrix的硬件驱动、库文件和测试程序拷贝到NanoPi M2的文件系统上。

$ cp modules /media/rootfs/ -r
$ cp install/lib/* /media/rootfs/lib/ -d
$ cp install/usr/bin/* /media/rootfs/usr/bin/

将SD卡重新插入NanoPi M2，上电启动，在Debian的shell终端中执行以下命令加载硬件驱动。

$ cd /modules
$ insmod matrix_gpio_int.ko

在Debian的shell终端中执行以下命令加载硬件驱动。

$ matrix-ball_switch

运行效果如下：
matrix-ball_switch_result
将模块竖立起来，利用开关中的小珠的滚动，制造与金属端子的触碰或改变光线行进的路线，就能产生导通的效果。

6.4 代码展示

static struct sensor brSwitch[] = {
        {
                GPIO_PIN(7),
                IRQ_TYPE_EDGE_FALLING,
        }
};
 
int main(int argc, char ** argv)
{
    int i;
    int retSize = -1;
    char value[ARRAY_SIZE(brSwitch)];
    int devFD = -1;
 
    if (argc == 2) {
        brSwitch[0].pin = atoi(argv[1]);
    }
 
    printf("Using GPIO_PIN(%d)\n", brSwitch[0].pin);
    if ((devFD =sensorInit(brSwitch, ARRAY_SIZE(brSwitch))) == -1) {
        printf("Fail to init sensor\n");
        return -1;
    }
    printf("Lean the switch...\n");
    if ((retSize = sensorRead(devFD, value, ARRAY_SIZE(brSwitch))) == -1) {
        printf("Fail to read sensors\n");
    }
    if (retSize > 0) {
        i = 0;
        for (i=0; i<retSize; i++) {
            printf("Switch[%d]:%d\n", i, value[i]);
        }
    }
    sensorDeinit(devFD);
    return 0;
}

7 与NanoPC-T2连接使用

7.1 硬件连接

参考下图连接模块Matrix-Ball_Rolling_Switch和NanoPC-T2：
matrix-BAll Rolling Switch_NanoPC-T2

连接说明：

Matrix-Ball_Rolling_Switch NanoPC-T2
S Pin14
V Pin29
G Pin30

7.2 编译测试程序

进入Matrix代码仓库，切换到NanoPC-T2分支 

$ cd matrix
$ git checkout NanoPC-T2

编译Matrix配件代码 

$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- clean
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux- install

注意：请确保你的主机PC当前使用的交叉编译器为NanoPi 2配套的arm-linux-gcc-4.9.3。
编译成功后库文件位于install/lib目录下，而测试程序则位于install/usr/bin目录下，模块Matrix-Ball_Rolling_Switch对应的测试程序为matrix-ball_switch。
硬件驱动模块位于modules目录下，对应的驱动源码都包含在在NanoPi 2的Linux内核仓库里：https://github.com/friendlyarm/linux-3.4.y.git

7.3 运行测试程序

将带有Debian系统的SD卡插入一台运行Linux的电脑，可以挂载SD卡上的boot和rootfs分区。
假设rootfs分区的挂载路径为/media/rootfs，执行以下命令将Matrix的硬件驱动、库文件和测试程序拷贝到NanoPC-T2的文件系统上。

$ cp modules /media/rootfs/ -r
$ cp install/lib/* /media/rootfs/lib/ -d
$ cp install/usr/bin/* /media/rootfs/usr/bin/

将SD卡重新插入NanoPC-T2，上电启动，在Debian的shell终端中执行以下命令加载硬件驱动。

$ cd /modules
$ insmod matrix_gpio_int.ko

在Debian的shell终端中执行以下命令加载硬件驱动。

$ matrix-ball_switch

运行效果如下：
matrix-ball_switch_result
将模块竖立起来，利用开关中的小珠的滚动，制造与金属端子的触碰或改变光线行进的路线，就能产生导通的效果。

7.4 代码展示

static struct sensor brSwitch[] = {
        {
                GPIO_PIN(7),
                IRQ_TYPE_EDGE_FALLING,
        }
};
 
int main(int argc, char ** argv)
{
    int i;
    int retSize = -1;
    char value[ARRAY_SIZE(brSwitch)];
    int devFD = -1;
 
    if (argc == 2) {
        brSwitch[0].pin = atoi(argv[1]);
    }
 
    printf("Using GPIO_PIN(%d)\n", brSwitch[0].pin);
    if ((devFD =sensorInit(brSwitch, ARRAY_SIZE(brSwitch))) == -1) {
        printf("Fail to init sensor\n");
        return -1;
    }
    printf("Lean the switch...\n");
    if ((retSize = sensorRead(devFD, value, ARRAY_SIZE(brSwitch))) == -1) {
        printf("Fail to read sensors\n");
    }
    if (retSize > 0) {
        i = 0;
        for (i=0; i<retSize; i++) {
            printf("Switch[%d]:%d\n", i, value[i]);
        }
    }
    sensorDeinit(devFD);
    return 0;
}

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