rp2pio: background_write(loop=) delivers zero/partial data above ~150 MHz system clock (Metro RP2350)
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評価
- 難易度
- 4/5
- 見積もり時間
- 3〜5日
- 初心者へのやさしさ
- 48/100
- issue の種類
- バグ
- 明瞭さ
- 明確に書かれている
- 活発さ
- 静か
- 領域
- embedded-iot
調査の方向性
Start with the implementation of rp2pio.StateMachine.background_write() and trace how its DMA loop restarts; the issue does not name source files or tests. Reproduce the supplied loop=buf case on an RP2350 at 150 MHz and above, then verify that the GPIO output continues to match the buffer across loop restarts.
索引モデルが issue の本文から書いたものです。
説明
CircuitPython version and board name
CircuitPython versions tested: 10.0.3, 10.1.3
Hardware: Adafruit Metro RP2350 (RP2350B) using A2 stepping (that can have issues)
Code/REPL
import board, rp2pio, adafruit_pioasm, microcontroller, gc, time, digitalio
microcontroller.cpu.frequency = 252_000_000
vga_program = adafruit_pioasm.assemble("""
.program vga_rgb_hsync
.side_set 1
.wrap_target
set y, 15 side 1
pixel_loop:
out pins, 8 side 1 [1]
out pins, 8 side 1 [1]
out pins, 8 side 1 [1]
out pins, 8 side 1 [1]
out pins, 8 side 1 [1]
out pins, 8 side 1 [1]
out pins, 8 side 1 [1]
out pins, 8 side 1 [1]
out pins, 8 side 1 [1]
out pins, 8 side 1 [1]
out pins, 8 side 1 [1]
out pins, 8 side 1 [1]
out pins, 8 side 1 [1]
out pins, 8 side 1 [1]
out pins, 8 side 1 [1]
out pins, 8 side 1 [1]
out pins, 8 side 1 [1]
out pins, 8 side 1 [1]
out pins, 8 side 1 [1]
out pins, 8 side 1 [1]
jmp y-- pixel_loop side 1
nop side 1 [7]
set x, 4 side 0 [15]
hsync_loop:
nop side 0 [14]
jmp x-- hsync_loop side 0
nop side 1 [15]
nop side 1 [15]
nop side 1 [6]
.wrap
""")
# 320x525 frame buffer, all 0xFF (expected output: solid white)
buf = bytearray([0xFF] * 320 * 525)
vsync = digitalio.DigitalInOut(board.D11)
vsync.direction = digitalio.Direction.OUTPUT
vsync.value = True
sm = rp2pio.StateMachine(
vga_program,
frequency=25_175_000,
first_out_pin=board.D2,
out_pin_count=8,
first_sideset_pin=board.D10,
sideset_pin_count=1,
auto_pull=True,
pull_threshold=8,
out_shift_right=False,
)
sm.background_write(loop=buf)
time.sleep(0.1)
print(f"sm.writing: {sm.writing}") # True
# GPIO2–9 output: wrong data (see results table below)
Behavior
Expected: GPIO2–9 output matches buf contents (0xFF = solid white).
Results by version and configuration
Config A — v6 PIO: 25.175 MHz SM, out [1] (2 cycles/pixel), 252 MHz CPU:
┌─────────┬────────────┬──────────────────────────────────────────────────┐
│ Version │ sm.writing │ Screen │
├─────────┼────────────┼──────────────────────────────────────────────────┤
│ 10.0.3 │ True │ All black — zero data delivered │
├─────────┼────────────┼──────────────────────────────────────────────────┤
│ 10.1.3 │ True │ Top ~40% shows partial colour; bottom ~60% black │
└─────────┴────────────┴──────────────────────────────────────────────────┘
Config B — 252 MHz PIO: 50.4 MHz SM, out [3] (4 cycles/pixel), 252 MHz CPU
(replace frequency=25_175_000 with frequency=50_400_000 and change [1] → [3] in pixel loop):
┌─────────┬────────────┬───────────┐
│ Version │ sm.writing │ Screen │
├─────────┼────────────┼───────────┤
│ 10.0.3 │ True │ All black │
├─────────┼────────────┼───────────┤
│ 10.1.3 │ True │ All black │
└─────────┴────────────┴───────────┘
Description
StateMachine.background_write(loop=buffer) delivers incorrect pixel data at system clocks ≥ ~160 MHz. DMA reports active (sm.writing=True), HSYNC sideset runs correctly (monitor syncs), but pixel output is wrong. Behavior partially improved in 10.1.3 but is not fixed.
Tested at 200 MHz CPU to rule out other causes:
┌─────────────────────────────────────────────┬─────────────────────────────────────────────────┐
│ Test │ Result │
├─────────────────────────────────────────────┼─────────────────────────────────────────────────┤
│ sm.write(buf) in loop │ Completes at ~60 Hz — one-shot DMA works │
├─────────────────────────────────────────────┼─────────────────────────────────────────────────┤
│ initial_out_pin_state=0xFF, NOP pixel loop │ Colour visible — GPIO output and PIO clock work │
├─────────────────────────────────────────────┼─────────────────────────────────────────────────┤
│ background_write(loop=buf) with 0xFF buffer │ Sync ✓, pixel data wrong │
└─────────────────────────────────────────────┴─────────────────────────────────────────────────┘
Conclusion: The fault is specifically in background_write's DMA loop restart mechanism. One-shot DMA, GPIO output, and
PIO timing all work correctly at 200 MHz+.
Clock threshold
┌───────────┬───────────────────────────┐
│ CPU clock │ Result │
├───────────┼───────────────────────────┤
│ 150 MHz │ Correct ✓ │
├───────────┼───────────────────────────┤
│ 160 MHz │ Corrupted / sync unstable │
├───────────┼───────────────────────────┤
│ 200 MHz │ Sync ✓, wrong data │
├───────────┼───────────────────────────┤
│ 252 MHz │ Sync ✓, wrong data │
└───────────┴───────────────────────────┘
150 MHz is the rated RP2350B speed; the bug manifests at all tested overclock frequencies.
Additional information
No response
- 主要言語
- C
- スター
- 4.6k
- フォーク
- 1.4k
- 平均マージ
- 1日 8時間
- マージ済み PR(30日)
- 153
環境構築
このプロジェクトには開発コンテナ、Dockerfile、コントリビューションガイドがありません。まず README を読み、一般的な手順ははじめてのコントリビューションガイドを参照してください。
はじめの一歩
- issue を最後まで読み、次にプロジェクトのコントリビューションガイドを読みます。
- 着手することを issue にコメントします — 二人が同じ作業をするのを防げます。
- リポジトリをフォークし、ブランチを切って変更します。
- issue 番号を参照したプルリクエストを送ります。
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