<< Zpět

  

  Česky: , English:

PiLibSDK

Bare-metal SDK knihovna pro moduly Raspberry Pi

Před-alfa verze 0.30, rozpracováno - ve vývoji

Poslední aktualizace: 05.06.2026

(c) 2026 Miroslav Němeček

https://github.com/Panda381/PiLibSDK

Download knihovny spolu s ukázkovými aplikacemi a všemi podklady (360 MB)

Poznámka: Schémata a plošné spoje jsou ve formátu programu KiCAD verze 9.

Obsah

 

Úvod

PiLibSDK je bare-metal knihovna pro moduly Raspberry Pi. "Bare-metal" znamená, že programy běží na čistém hardware bez operačního systému, nepodléhají operačnímu systému a mají plný přístup k hardware. Moduly Raspberry Pi lze tak používat podobným způsobem, jako mikročipy. Výhodou je i to, že zařízení je plně v provozu do 3 sekund od zapnutí napájení. V současnosti jsou podporovány moduly Raspberry Zero 1, Zero 2 W, Pi 2 a Pi 3. Podpora modulů Pi 4 a Pi 5 je velmi omezená, a pravděpodobně ani v budoucnu nebudou podporovány, protože jejich přínos je pro bare-metal využití malý.

Ukázkové programy jsou připravené pro hardware modulární mikročipové stavebnice BarePi (linky: www, GitHub). Zapojení hardware samozřejmě není nutné dodržet, ale jedná se o nejobvyklejší přiřazení signálů pinům. Hlavním zařízením je herní konzole ZeroTiny, která odpovídá sestavení modulů stavebnice "Zero", "Base" a "KeyPad".

Pro zařízení BarePi je k dispozici boot loader, který umožňuje snadné spouštění programů z SD karty. Programy jsou připraveny pro BarePi i ZeroTiny, s moduly Zero 1, Zero 2 32bit nebo Zero 2 64bit. Moduly Zero 1 a Zero 2 se liší především rychlostí - Zero 2 je znatelně rychlejší než Zero 1. Vyšší rychlost je dána nejen vyšší frekvencí procesoru, ale také novější architekturou. Kromě toho modul Zero 2 disponuje 4 jádry, zatímco Zero 1 pouze jedním jádrem. Přednostně se proto doporučuje používat modul Zero 2. Modul Zero 1 použijte pouze v případě, že ho vlastníte a nemáte pro něj lepší využití. Modul Zero 2 lze provozovat v 32bitovém nebo 64bitovém módu. Překlady jsou připraveny pro oba módy. Z uživatelského hlediska není mezi módy znatelný rozdíl. Doporučuje se dávat přednost 64bitovému módu, který může být v některých případech o trochu rychlejší.

Zařízení stavebnice BarePi lze ovládat jednak herní klávesnicí "KeyPad" a jednak alfanumerickou klávesnicí "MiniKey". Klávesy z klávesnice "KeyPad" jsou mapovány současně i na klávesy klávesnice "MiniKey". Pro odlišení značení kláves se akční klávesy z herní klávesnice uvádí v hranatých závorkách, zatímco znakové klávesy se uvádí bez závorek. Např. "[A]" označuje akční tlačítko "A" na herní klávesnici. Význam tlačítek na herní klávesnici a jejich mapování na alfanumerickou klávesnici je následující.

Poznámka: Ke spouštění programů není boot loader nutný. Programy můžete spouštět i na samotném modulu Zero1/Zero2, bez dalšího hardware a bez boot loaderu. Na SD kartu nakopírujte systémové soubory z Root adresáře z příslušné složky !ZeroTiny*. Jsou zapotřebí soubory "bootcode.bin", "config.txt", "fixup.dat" a "start.elf". Program zkopírujte do Root složky také, a přejmenujte ho na KERNEL.IMG. Po zapnutí napájení se program automaticky spustí.

 

Licence

Všechny mé zdrojové kódy a data jsou zcela volně k použití pro jakékoli účely. Výjimkou jsou některé soubory odvozené ze zdrojů třetích stran – na ty se vztahuje licence původního autora. Patří sem většina fontů, stejně jako části zdrojových souborů převzaté z knihovny Circle a kódu pro Linux – tyto části jsou ve zdrojových souborech označeny.

Většina fontů v této knihovně nejsou mým výtvorem. Byly staženy z internetu z neznámých zdrojů s neznámými licenčními podmínkami použití. Pokud chcete používat pouze striktní licence, nepoužívejte fonty z této knihovny.

 

Kompilace

Ke kompilaci v 32-bit módu potřebujete AArch32 GCC (jménu toolu "arm-none-eabi"). Instalujte do C:\ARM_GCC32.

https://developer.arm.com/-/media/Files/downloads/gnu/15.2.rel1/binrel/arm-gnu-toolchain-15.2.rel1-mingw-w64-i686-arm-none-eabi.msi

Ke kompilaci v 64-bit módu potřebzujete AArch64 GCC (jménu toolu "aarch64-none-elf"). Instalujte do C:\ARM_GCC64.

https://developer.arm.com/-/media/Files/downloads/gnu/15.2.rel1/binrel/arm-gnu-toolchain-15.2.rel1-mingw-w64-i686-aarch64-none-elf.msi

z https://developer.arm.com/downloads/-/arm-gnu-toolchain-downloads

Pokud použijete jiné cesty, upravte cesty v _c1.bat ("set GCC_PI_PATH").

 

Adresáře

K přípravě SD karty připravte SD kartu ve formátu FAT32, nahrajte na ni obsah složky !BarePi a také jednu ze složek !BarePi_* (podle typu modulu).

 

ZeroTiny

ZeroTiny je nejjednodušší herní konzole s moduly Raspberry Zero 1 nebo Zero 2. Odpovídá sestavení modulů "Zero", "Base" a "KeyPad" ze stavebnice BarePi. Přednostně se doporučuje používat modul Zero 2 v 64bitovém módu. Modul Zero 1 může být v některých aplikacích znatelně pomalejší. ZeroTiny obsahuje 9 tlačítek, stereofonni zvukový PWM výstup a výstup na HDMI displej. K dispozici je boot loader umožňující snadné spouštění programů z SD karty.

Konstrukčně je ZeroTiny řešen sendvičovým stylem. U mého prototypu jsem modul Zero připojil k základní desce přes 8mm dutinkovou lištu - především z důvodu snadné výměny modulu. Přiletujete-li modul Zero k desce pouze přes pinovou lištu, konstrukce bude nižší. Ovšem může být obtížnější opravitelnost, např. výměna tlačítka.

Podrobné podklady k hardware ZeroTiny naleznete ve složce "_devices/BarePi/ZeroTiny".

Zdrojové kódy s ukázkovými programy naleznete ve složce "Apps".

Přeložené ukázkové programy naleznete ve složkách "!BarePi*", podle typu modulu a podle módu procesoru.

Konzole ZeroTiny sestavená z modulů BarePi:

 

Ukázkové aplikace

System


KERNEL - Loader of
applications
SYSINFO - System
information

Book


ABC - Fairy Tales
from the Alphabet
(Czech)
GINGER - Gingerbread
House (English)
GINGERCZ -
Gingerbread House
(Czech)		    

Demo


BALLOONS - Flying
balloons
BIGFACT - Factorial of
123456789!
DRAW - Drawing
graphic elements
EARTH - Rotating
globe
FLAG - Fluttering flag

FLAG2 - Fluttering
custom flag
FOUNTAIN - Draw
3D graph
FRUITY - 130 music
loops with MP3
compression
HELLO - Simplest
example
HYPNO - hypnotic
rotating pattern

LEVMETER -
simulation of music
spectrum indicator
LINEART - draw line
flower
LINES - relaxation line
pattern generator
MATRIX - matrix code
rain
OSCIL - simulation of
oscilloscope signal

PF2027 - Christmas
animation
PI - calculating
number Pi to 4780
digits
PIXELS - random
generation of colored
pixels
RAYTRACE - 3D
pattern generation by
ray tracing method
SPHERES - random
spheres

SPOTS - random
spots
TWISTER - twisting
textured block
WATER - simulation
of rippling water
surface		    

Games


ANTS - card game
ATOMS - Game of exploding atoms
EGGS - Logic game as Reversi

FIFTEEN - Logic puzzle game
FLAPPY - Logic game from Sharp MZ800
CHESS - Chess game

INVADERS - Shooting game Space Invaders
LIFE - Cell life simulator
MAZE - Find way out of maze

PACMAN - Action game Pac-Man
PICTOR - Picopad Collector
RAPTOR - Shooting game

MP3

Doporučuji používat MP3 soubory s konstantní bitrate. Některé starší formáty MP3, nebo MP3 s variable bitrate, nemusí umožňovat posouvání ukazatele přehrávání, případně skladba může skončit předčasně před koncem. Přehrávač podporuje pouze krátká jména souborů - tj. jméno MP3 souboru může mít max 8 znaků. Bude-li složka obsahovat i JPG obrázek stejného jména jako MP3, o rozměru 320x240 pixelů, zobrazí se namísto info stránky. Obrázek nebo info lze přepínat klávesou [X]. Klávesa [B] přehraje aktuální adresář od první skladby. Klávesa [A] začne přehrávání od aktuální skladby.

K přehrávači je k dispozici ukázková sada skladeb, ve stylu různých interpretů, vytvořená v nástroji Suno AI. Celkem je to 248 skladeb, obsahujících 13 hodin hudby. Skladby lze stáhnout zde.

Download skladeb část 1 (200 MB): styly ABBA, The Beatles, Breton Celtic, Classical

Download skladeb část 2 (224 MB): styly Computer, Cyberpunk, Enya, Folk

Download skladeb část 3 (213 MB): styly Children, Jean-Michel Jarre, J-pop

Download skladeb část 4 (217 MB): styly Loreena McKennitt, Medieval, Meditation, Metal, Vox Angeli

Download skladeb část 5 (207 MB): styly Mixed, Nightwish s Tarja Turunen, Mike Oldfield


MP3 - MP3 player

Test


TESTLED - test
BarePi bus with
TESTLED module

 

Miroslav Němeček

<< Zpět