Linux e o suporte à device tree – Parte 3

- por Sergio Prado

Categorias: Beagleboard-xM, i.MX53 Quick Start Board, Linux Tags: , , ,

Na parte 1 desta série de artigos escrevi sobre a necessidade de um mecanismo para identificar a topologia de hardware do sistema, e na parte 2 vimos como o device tree procura resolver este problema.

Neste artigo iremos colocar a mão na massa e carregar o Linux através de um device tree. Faremos os testes na Beagleboard-xM e no i.MX53 QSB.

DEVICE TREE NA BEAGLEBOARD-XM

Para realizar os testes, você vai precisar de um toolchain instalado na sua máquina e de um sistema Linux rodando na Beagleboard-xM.

O primeiro passo é compilar uma versão do U-Boot com suporte ao device tree. Para isso, baixe a última versão do U-Boot do site do projeto (eu usei a versão 2013.01) e compile-o para a Beagleboard-xM (altere a variável CROSS_COMPILE de acordo com o seu toolchain):

$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi- omap3_beagle_config
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi-

Copie os arquivos MLO e u-boot.img para a partição de boot do cartão SD.

Baixe a última versão do Linux em http://kernel.org (eu testei com a versão 3.8.3) e compile-o para a Beagleboard-xM (altere a variável CROSS_COMPILE de acordo com o seu toolchain):

$ make ARCH=arm omap2plus_defconfig
$ make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi- uImage

Ainda no diretório do Linux, gere o DTB (altere a variável CROSS_COMPILE de acordo com o seu toolchain):

$ make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi- omap3-beagle-xm.dtb

Copie os arquivos uImage e omap3-beagle-xm.dtb para a partição de boot do cartão SD.

Ainda na partição de boot do cartão SD, crie o arquivo uEnv.txt e adicione as linhas abaixo:

mmcrootfstype=ext2 rootwait
fdtaddr=0x81000000
loaduimage=fatload mmc 0 ${loadaddr} uImage; fatload mmc 0 ${fdtaddr} omap3-beagle-xm.dtb; fdt addr ${fdtaddr};
mmcboot=echo Booting from mmc ...; run mmcargs; bootm ${loadaddr} - ${fdtaddr}

Este arquivo possibilita a configuração das variáveis de ambiente do U-Boot. É nesse arquivo então que definimos algumas variáveis que definem o comportamento do U-Boot no boot da placa.

Uma variável importante é a loaduimage. Ela é executada no boot, fazendo a carga do device tree para a memória no endereço 0x81000000 com o comando fatload. E na variável mmcboot, que também é executada no boot da placa, instruímos o U-Boot para avisar o kernel da presença do device tree no endereço 0x81000000 com o comando bootm. O U-boot faz isso configurando o endereço do device tree em um registrador da CPU, que o kernel irá ler no boot do equipamento.

Agora é só testar. Coloque o cartão na Beagleboard-xM e ligue-a. Se tudo der certo, você terá acesso ao device tree no /proc:

# ls /proc/device-tree/
#address-cells    compatible        memory            soc
#size-cells       cpus              model             sound
aliases           interrupt-parent  name
chosen            leds              ocp

DEVICE TREE NO I.MX53 QSB

Para realizar os testes, você vai precisar de um toolchain instalado na sua máquina e de um sistema Linux rodando no i.MX53 QSB.

O primeiro passo também é compilar uma versão do U-Boot com suporte ao device tree. Para isso, baixe a última versão do U-Boot do site do projeto (eu usei a versão 2013.01) e compile-o para o i.MX53 QSB (altere a variável CROSS_COMPILE de acordo com o seu toolchain):

$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi- mx53loco_config
$ make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi-

Grave o bootloader no cartão SD (substitua <device> pelo nome do arquivo de dispositivo do cartão SD):

$ sudo dd if=u-boot.imx of=/dev/<device> seek=2 oflag=dsync

Baixe a última versão do Linux em http://kernel.org (eu testei com a versão 3.8.3) e compile-o para o i.MX53 (altere a variável CROSS_COMPILE de acordo com o seu toolchain):

$ make ARCH=arm mrproper
$ make ARCH=arm imx_v6_v7_defconfig

Antes de compilar, abra o menu de configuração:

$ make ARCH=arm menuconfig

E habilite a opção CONFIG_PROC_DEVICETREE:

Device Drivers -> 
    Device Tree and Open Firmware support -> 
        [*] Support for device tree in /proc

Salve e feche. Agora compile o kernel (altere a variável CROSS_COMPILE de acordo com o seu toolchain):

$ make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi- LOADADDR=0x70008000 uImage

Ainda no diretório do Linux, gere o DTB (altere a variável CROSS_COMPILE de acordo com o seu toolchain):

$ make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi- imx53-qsb.dtb

Agora grave o kernel e o DTB no cartão SD (substitua <device> pelo nome do arquivo de dispositivo do cartão SD):

$ sudo dd if=arch/arm/boot/uImage of=/dev/<device> seek=2048 oflag=dsync
$ sudo dd if=arch/arm/boot/dts/imx53-qsb.dtb of=/dev/<device> seek=10240 oflag=dsync

Acesse o prompt do U-Boot e configure os parâmetros bootcmd e bootargs:

> setenv bootcmd 'mmc read ${loadaddr} 0x800 0x2000; mmc read ${fdt_addr} 0x2800 0x100; bootm ${loadaddr} - ${fdt_addr}'
> setenv bootargs console=ttymxc0,${baudrate} root=/dev/mmcblk0p1 rootfstype=ext2
> saveenv

Aqui o bootcmd faz a mágica de ler o device tree do cartão SD e carregá-lo para a memória, iniciando depois o kernel com o comando bootm.

Reinicie e teste. Se tudo der certo, você terá acesso ao device tree no /proc:

# ls /proc/device-tree/
#address-cells                    memory
#size-cells                       model
aliases                           name
chosen                            regulators
clocks                            soc
compatible                        sound
gpio-keys                         tz-interrupt-controller@0fffc000
leds

DOIS EM UM?

O próximo passo seria ter uma única imagem do kernel (uImage) que funcione nos dois kits de desenvolvimento, afinal esta é uma das promessas do device tree!

Para isso, você pode habilitar a opção “Allow multiple platforms to be selected” na configuração do kernel em “System Type -> ARM system type“.

menuconfig

Veja na imagem acima que já é possível ter uma única imagem do kernel com suporte à diferentes SoCs, como os da Marvell, Broadcom, Freescale i.MX e Allwinner A1X (clique na imagem para expandi-la).

Mas infelizmente este suporte ainda não esta pronto na versão 3.8.3 do kernel para a linha OMAP da Texas, por isso não conseguiremos criar uma única imagem que funcione ao mesmo tempo no i.MX53 QSB e na Beagleboard-xM! :(

Assim que este suporte estiver pronto, farei os testes e publicarei os resultados aqui no blog.

Um abraço!

Sergio Prado

Boot

  • Marcelo Jo

    Valeu Sérgio por compartilhar mais essas info! Muito bem escrito como sempre!

  • vinifr

    Como seria a compilação do kernel para uma dessas plataformas suportadas, por exemplo, Allwinner A1X SOCs ?

    • Não muda muito Vinícius!

      É só selecionar a plataforma, habilitar os drivers necessários da placa, compilar o kernel e o dtb, e configurar o bootloader.

  • vinifr

    Pode tirar outra dúvida? Aproveitando a discussão sobre plataformas ARM.

    Na sua opinião, qual a plataforma ARM que tem melhor suporte no kernel linux(repositório oficial) e com boa documentação?
    A Allwinner, por exemplo, entrou a pouco tempo no mainline e tem péssima documentação. :(

    • A Texas sempre suportou bem seus SoCs no mainline do kernel. A AllWinner (surpreendentemente) também tem bom suporte no mainline. Já a Freescale esta batalhando para chegar lá.

      Já com relação à documentação… :( A melhor documentação é o código-fonte! :-)

      • vinifr

        Ah, sei… O datasheet é os .h né? kkkkk
        Com o A10 e o A13 da Allwinner é desse jeito mesmo. Tem coisa no Datasheet do A13/A10 que está errada, mas o .h contem a informação correta, acredita?
        Mas eu não entendi porque você disse que a AllWinner é bem suportada no mainline. Por que?

        E você não acha que a samsung também tem bom suporte no kernel linux?

        Desculpa por tantas perguntas e obrigado. :)

        • Opa!

          Onde escrevi AllWinner, leia Samsung! :) A Samsung tem contribuido bastante com o kernel no últimos anos.

          As empresas que costumam estar no topo como contribuidores do kernel: RedHat, Intel, Texas, IBM. O trabalho da Linaro no kernel também vem aumentando nas últimas versóes. Dá uma olhada nestas estatisticas:

          http://lwn.net/Articles/496193/
          http://lwn.net/Articles/527191/

          Um abraço!

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