Category: linux

Окт 02 2015

Драйвер для Linux: первый шаг

Продолжаю эксперименты с Altera Cyclone V. На этот раз объектом эксперимента стал драйвер для той прошивки FPGA, про которую я писал ранее. Сама прошивка простейшая: она просто мигает светодиодами с частотой, которую можно задавать программно. В прошлом посте на эту тему я сделал управление частотой мигания из обычной (user-space) программы, которая получает доступ к физической памяти через функции open(«/dev/mem») и mmap().
Однако такой путь считается «hacky and unsafe». Поэтому следующим логичным шагом должно стать написание драйвера.

Tux-linux-and-ARM-multiplatform-support

Я воспользовался готовым исходником драйвера (ссылка) за авторством Howard Mao (он на самом деле не Howard, а Zhe Hao Mao). Конечно, для того, чтобы разобраться в работе кода, почитал отдельные главы книги Linux Device Drivers (есть русский перевод).

Для компиляции пришлось вытаскивать архив Arrow SocKit 13.1 GSRD Linux отсюда: http://releases.rocketboards.org/release/2013.11/gsrd/src, файл linux-socfpga-gsrd-13.1-src.bsx. Объем архива около 1.1 Гб, но сервер очень медленный, качается несколько часов. Честно говоря, я впервые увидел файл с расширением bsx, оказалось, что это самораспаковывающийся архив. Просто запускаем его и он разворачивается в указанную папку. В ней в папке sources находится файл linux-socfpga.tgz. Его тоже нужно распаковать, естественно. Это и есть как таковое ядро системы, которое нужно указывать при компиляции драйвера.

Однако всё не так просто. После компиляции записываем скомпилированный драйвер blinker.ko на SD-карту, после загрузки Linux пишем insmod blinker.ko и получаем следующее: «blinker: version magic ‘3.9.0-00161-ged01b8c SMP mod_unload ARMv7 p2v8 ‘ should be ‘3.9.0 SMP mod_unload ARMv7 p2v8’«. Не совпали волшебные номерки. Причем версия одна и та же, просто зачем-то к ней приделан какой-то добавочный номер.

Решений может быть три: 1. Скомпилировать Linux именно из этого скачанного исходника (очень неохота) или 2. Подправить номер в исходниках ядра Linux. 3. Использовать команду modprobe с ключом -f, который заставляет систему игнорировать «волшебные цифры».  Однако этот способ почему-то не заработал.
Итак, способ номер 2, подправить номер в исходнике ядра. Данный номер записан в файле /include/generated/utsrelease.h. Исправляем то, что там было, на «3.9.0», и перекомпилируем драйвер. На всякий случай смотрим hex-редактором файл blinker.ko, чтобы убедиться, что волшебные циферки такие, как нужно. Снова записываем драйвер на SD-карту, запускаем insmod, всё прошло гладко. Теперь можно проверить работу драйвера, посылая ему числа от 1 до 15 для управления частотой миганий: echo 1 > blinker — мигает быстро, echo 15 > blinker — мигает медленно. Пока всё. Немного, но путь в тысячу ли начинается с одного шага.

Эксперименты продолжаются.

Сен 05 2015

Книга Р. Лав «Разработка ядра Linux» (второе издание)

Прочитал книгу «Разработка ядра Linux», автор Р. Лав.

В книге подробно описывается внутренняя структура ядра Linux.

346326_razrabotka_yadra_linux

 

Книга, без сомнения, достойна прочтения, если вы занимаетесь разработкой модулей ядра.

Авг 25 2015

Книга Р. Лав «Linux. Системное программирование»

Прочитал книгу Р. Лав «Linux. Системное программирование».
В книге описывается ряд системных вызовов для работы с файлами, процессами, временем, сигналами и распределением памяти. Приводятся сведения о работе этих вызовов по стандарту POSIX и по их реализации в ядре Linux.

3a56606f29e71f3a51b8c5fdd1d

Авг 21 2015

Прошиваем FPGA в run-time

В общем, ничего сложного.
Для того, чтобы заливать прошивку в FPGA из процессорного ядра, нужно сделать следующее:
1. Подготовить файл rbf, это и есть файл прошивки. Он делается из файла sof с помощью утилиты Quartus:

quartus_cpf -c output_files/sockit_test.sof output_files/sockit_test.rbf

Положить этот файл в основной раздел SD-карты, например, в корень.

2. После загрузки linux, отключить мосты между FPGA и HPS (HPS — это процессорное ядро):

echo 0 > /sys/class/fpga-bridge/fpga2hps/enable
echo 0 > /sys/class/fpga-bridge/hps2fpga/enable
echo 0 > /sys/class/fpga-bridge/lwhps2fpga/enable

И заливаем файл в FPGA:

dd if=/sockit_test.rbf of=/dev/fpga0 bs=1M

Собственно, всё. Мосты можно включить обратно, если нужно:

echo 1 > /sys/class/fpga-bridge/fpga2hps/enable
echo 1 > /sys/class/fpga-bridge/hps2fpga/enable
echo 1 > /sys/class/fpga-bridge/lwhps2fpga/enable

Разумеется, всё это можно делать скриптом.
Пишем файл gsrd_init.sh:

#!/bin/sh

echo 0 > /sys/class/fpga-bridge/fpga2hps/enable
echo 0 > /sys/class/fpga-bridge/hps2fpga/enable
echo 0 > /sys/class/fpga-bridge/lwhps2fpga/enable
dd if=/sockit_test.rbf of=/dev/fpga0 bs=1M
echo 1 > /sys/class/fpga-bridge/fpga2hps/enable
echo 1 > /sys/class/fpga-bridge/hps2fpga/enable
echo 1 > /sys/class/fpga-bridge/lwhps2fpga/enable

Кладём его в /etc/init.d. Теперь после загрузки Linux прошивка FPGA будет загружаться автоматически.

Июл 28 2015

SoCKit Lab Instructions

Прочитал и освоил на практике воркбенч SoCKit Lab, две части, Hardware и Software.
Данная программа лабораторных работ основана на системе на кристалле (SoC) Altera Cyclone V. SoC состоит из двух процессорных ядер ARM Cortex A9 и FPGA, которые соединены мостами и могут взаимодействовать друг с другом. Первое руководство, Hardware, выполняется в Quartus II, и описывает конфигурирование и подключение периферии к процессору, а также симуляцию системы в ModelSim.
Вторая часть, Software, описывает процесс загрузки Linux, компиляцию простейшей программы (мигание светодиодом), отладку программы в ARM DS-5 Embedded Development Suite, и основы работы с SignalTap II Logic Analyzer в режиме совместной отладки программного кода и FPGA-проекта.

pic1

Июн 21 2015

Генерация файлов .mif и case-конструкций

Пусть в проекте FPGA необходимо ПЗУ, в которое записана определённая информация, имеющаяся у нас в виде бинарного файла. ПЗУ, как правило, реализуются на блоках BRAM, в которые при инициализации FPGA записывается требуемое содержимое.
Файлы инициализации памяти BRAM для FPGA, могут иметь формат MIF (Memory Initialization File) или формат HEX.

DSC_0522_EDIT

Нужный модуль памяти можно сгенерировать в Quartus II с помощью MegaWizard, в ISE — с помощью Xilinx Core Generator. Кроме этого, в QuartusII возможно использование специальной директивы:

reg [7:0] mem[0:2047] /* synthesis ram_init_file = "test.mif" */;

Эта директива позволяет создать RAM, инициированную значениями из файла .MIF. Использование RAM с предустановленными значениями, это очень плохая идея, но в качестве ROM такую память использовать вполне можно. Проблема в том, что эту директиву понимает только Quartus II, никакой кроссплатформенности.

Quartus II предоставляет редактор файлов памяти, и возможность загрузки файлов .mif и .hex, Xilinx Core Generator требует загрузки файла .coe, имеющего другой формат, нежели MIF. Однако хочется иметь кроссплатформенное решение, которое не зависело бы от платформы. Таким вариантом является генерация ROM в виде case-конструкции:

always@(posedge clk)
begin
  case(in)
  ...
  11'h00d: out = 8'h99;
  11'h00e: out = 8'h81;
  11'h00f: out = 8'h7e;
  11'h010: out = 8'h7e;
  11'h011: out = 8'hff;
  11'h012: out = 8'hdb;
  11'h013: out = 8'hff;
  11'h014: out = 8'hc3;
  11'h015: out = 8'he7;
  11'h016: out = 8'hff;
  ...
  endcase
end

Полезная ссылка: различные конструкции для генерации разных типов RAM, ROM и других модулей можно найти в руководстве Altera «Recommended HDL Coding Styles»: https://www.altera.com/content/dam/altera-www/global/en_US/pdfs/literature/hb/qts/qts_qii51007.pdf
Я написал две простые утилиты, которая преобразует бинарный файл в MIF и в тело конструкции case.

Read more »

Мар 03 2015

Книга Louise Crockett и др. «The Zynq Book»

Дочитал книгу «The Zynq Book», руководство по системе на кристалле (SoC) Zynq-7000 фирмы Xilinx.

Напомню, что Zynq-7000 состоит из двух ядер ARM Cortex A9 и блока программируемой логики PL (по сути, встроенная в систему FPGA).

В книге подробно рассматривается структура системы, программный пакет Vivado, предназначенный для разработки под Zynq-7000, подробно рассматривается процесс преобразования кода на языке высокого уровня (например, С) в форму RTL, предназначенную для конфигурирования PL . Эта возможность обеспечивается программой Vivado HLS.
В последней части книги кратко описывается структура и процедура загрузки Linux в память.

ZynqPerspective
Интересная книга, интересный процессор.

Дек 22 2014

Gnome 3 failed to load

Если в Debian под Vmware не устанавливается Gnome 3, то вот танец с бубном:

http://www.neowin.net/forum/topic/1217775-debian-how-to-fix-gnome-3-failed-to-load-running-debian-in-vmware/

Конечно, нужно еще в Settings машины включить Display/Accelerate 3D graphics

Ноя 26 2014

Хозяйке на заметку

Если некая программа пишет при попытке запуска:

error while loading shared libraries: libncurses.so.5: cannot open shared object file: No such file or directory

то пишем следующее:

sudo apt-get install libncurses5:i386

и всё запускается.

Ноя 25 2014

О граблях

Каждый раз, когда я пытаюсь запустить какой-либо исполняемый файл, а система пишет мне, что такого файла нет, хотя он очевидно есть, это вызывает у мня лёгкое замешательство, хотя вроде бы уже не в первый раз замужем.

Итак, запоминаем раз и навсегда: так происходит, когда мы пытаемся запустить нечто 32-битное на 64-битной системе. Лечится так:

sudo apt-get update

sudo apt-get install ia32-libs

Вот и всё. Довольно просто.

UPD:

Если система пишет, что не может установить библиотеку и т.п., то пишем следующее:

dpkg --add-architecture i386
apt-get update