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Kernel/VM式 ARMマイコン入門 Toshifumi NISHINAGA

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Kernel/VM式 nommu Linux入門 Toshifumi NISHINAGA

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$ who @tnishinaga

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一般的なLinuxの動くARM board

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Linuxなどの現代の一般的なOSは 仮想メモリを必要とするため、 仮想メモリ制御を行う Memory Management Unit(MMU) が必要

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MMUはCortex-Aファミリにのみ搭載されている Cortex-A Cortex-R Cortex-M CPU Clock 数百MHz 〜 数GHz よくしらない 数MHz 〜 数百MHz RAM 数百MB 〜 数GB よくしらない 数KB 〜 数MB MMU/MPU MMU MPU MPU 用途 スマートフォン等 のプロセッサ リアルタイム 機器用 マイコン

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しかし、世の中にはマイコンで Linuxを動かしたい人が居る Cortex-A Cortex-R Cortex-M CPU Clock 数百MHz 〜 数GHz よくしらない 数MHz 〜 数百MHz RAM 数百MB 〜 数GB よくしらない 数KB 〜 数MB MMU/MPU MMU MPU MPU 用途 スマートフォン等 のプロセッサ リアルタイム 機器用 マイコン

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nommu Linux

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mmuの無いプロセッサで動くLinux

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マイコンで動くLinux

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STM32F746G discovery board

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● STM32F746NG ○ Cortex-M7 ○ 200MHz CPU clock ○ 7-stage pipeline ○ Superscalar ○ I&D cache available ○ 1MB Flash

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つよいCPU + 8MB SDRAM

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= Linuxが動く

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どうやって起動するか

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ブートに必要なもの ブートローダー Linux Kernel (+ device tree blob) rootfs

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ブートローダー 役割： ● SDRAMの有効化 ● SDRAMへのカーネル読み込み ● カーネルの起動

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役割： ● 各種ペリフェラルの初期化 ● OS基本機能の初期化 ● rootfsのマウント ● init処理の実行 Linux Kernel

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役割： ● busyboxなどの実行バイナリを提 供する rootfs

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SDRAM ブートの流れ STM32F746 ROM u-boot.bin Image root.cpio

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U-Bootのビルド $ git git://git.denx.de/u-boot.git && cd u-boot $ curl https://gist.githubusercontent.com/tnishinaga/ea0180fc28227ad158d3092645ccb575/raw/76cbb90cf30a23 d3a59c860c7a887250b31a385b/disable_spl_stm32f7.diff | git apply U-Bootのソースをダウンロード.SPLを切るパッチを当てる $ make stm32f746-disco_defconfig $ make menuconfig STM32F746-disco用の設定からFITを有効化

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FITを有効化 U-Bootのビルド

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U-Bootのビルド $ make CROSS_COMPILE=arm-none-eabi- -j4

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U-Bootのインストール $ sudo st-flash write u-boot.bin 0x08000000 st-flashで書き込む USB

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Linux Kernelのビルド $ git clone git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/atorgue/stm32.git stm32-linux $ cd stm32-linux $ git checkout -b stm32-dt-for-v4.13 remotes/origin/stm32-dt-for-v4.13 ソースをダウンロード $ make ARCH=arm stm32_defconfig $ make ARCH=arm menuconfig STM32用の設定を取得して修正していく

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RAMアドレスを0xC0000000に修正 (FLASH size も0x00100000(1MiB)に修正) Linux Kernelのビルド

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XIPを無効化 Linux Kernelのビルド

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Linux Kernelのビルド $ ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-none-eabi- make -j4 Image dtbs ビルドする

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rootfsの用意 $ curl http://elinux.org/images/5/51/Stm32_mini_rootfs.cpio.bz2 | bzip2 -d > rootfs.cpio Cortex-M4用のrootfsをもらってくる （後方互換があるのでCortex-M7でも動く）

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rootfsの用意 $ curl http://elinux.org/images/5/51/Stm32_mini_rootfs.cpio.bz2 | bzip2 -d > rootfs.cpio Cortex-M4用のrootfsをもらってくる （後方互換があるのでCortex-M7でも動く） 動かなかった

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rootfsの用意 buildrootを使ってrootfsを作る(要パッチ) 今パッチ作ってるので少々お待ちください…… $ make stm32f746_disco_defconfig $ make CROSS_COMPILE=arm-none-eabi- -j4

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起動用イメージの用意 $ curl -O https://gist.githubusercontent.com/tnishinaga/ea0180fc28227ad158d3092645ccb575/raw/cdab9f1bfd5488 d2ec180c383f0d142fb1f5200a/stm32f7_fit.its $ mkimage -f stm32f7_fit.its stm32f7_fit.itb Image Tree Souce(stm32f7_fit.its)を持ってきて Image Tree Blob(stm32f7_fit.itb)を作成

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起動イメージの転送 PC側でminicomを起動する $ minicom -D /dev/ttyACM0 -b 115200

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起動イメージの転送

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起動イメージの転送 PC側(minicom)はymodemよりFIT(*.itb)を送信 （Crtl + A, Sで開ける） U-Boot側はloadyで待受け U-Boot > loady 0xC0400000

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起動イメージの転送

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Linuxの起動 bootmでFITからLinux Kernelを読み込んで起動 U-Boot > bootm 0xC0400000

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Demo: sl

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今後の予定 ● NIC使えるようにする ● 画面使えるようにする ● MINCS動かしてみる(?)