KernelVM式 nommu Linux入門/introduce of nommu Linux for KernelVM

2017年7月22日にKernelVM@東京13で発表した資料です。
STM32F746-discoveryマイコンボードでLinuxを動かす方法を紹介します。

1. Kernel/VM式 ARMマイコン入門 Toshifumi NISHINAGA
2. Kernel/VM式 nommu Linux入門 Toshifumi NISHINAGA
3. $ who @tnishinaga
4. 一般的なLinuxの動くARM board
5. 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
6. 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
7. 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
8. nommu Linux
9. mmuの無いプロセッサで動くLinux
10. マイコンで動くLinux
11. STM32F746G discovery board
12. • STM32F746NG ◦ Cortex-M7 ◦ 200MHz CPU clock ◦ 7-stage pipeline ◦ Superscalar ◦ I&D cache available ◦ 1MB Flash
13. つよいCPU + 8MB SDRAM
14. = Linuxが動く
15. どうやって起動するか
16. ブートに必要なもの ブートローダー Linux Kernel (+ device tree blob) rootfs
17. 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
18. 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
19. 役割： • busyboxなどの実行バイナリを提 供する rootfs
20. SDRAM ブートの流れ STM32F746 ROM u-boot.bin Image root.cpio
21. 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
22. FITを有効化 U-Bootのビルド
23. U-Bootのビルド $ make CROSS_COMPILE=arm-none-eabi- -j4
24. 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
25. 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
26. RAMアドレスを0xC0000000に修正 (FLASH size も0x00100000(1MiB)に修正) Linux Kernelのビルド
27. XIPを無効化 Linux Kernelのビルド
28. Linux Kernelのビルド $ ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-none-eabi- make -j4 Image dtbs ビルドする
29. 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）
30. 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
31. 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
32. 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
33. 起動イメージの転送 PC側でminicomを起動する $ minicom -D /dev/ttyACM0 -b 115200
34. 起動イメージの転送
35. 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
36. 起動イメージの転送
37. Linuxの起動 bootmでFITからLinux Kernelを読み込んで起動 U-Boot > bootm 0xC0400000
38. Demo: sl
39. 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(?)