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PICO-PI-IMX8M 環境構築

Posted at 2022-03-11

概要

PICO-PI-IMX8 環境構築手順を記載します。
本記事で、開発環境の構築＆PICO-PI Linux上でのログインまでが可能になります。

対象

PICO-PIボードを使って組み込みLinux Driver開発の勉強をしたい人

基本環境

　Windows 上で動く VirtualBox(Ubuntu16.04) を host OS とします。
　（本物のUbuntuマシンでも構築可能）

必要なもの

Windows PC
PICO-PI-IMX8
PICO-PI はラズパイライクな開発ボードで、Mouser で ¥23,370 で~~購入できます~~ →　現在、製造中止…　https://www.mouser.jp/ProductDetail/TechNexion/PICO-PI-IMX8M-2G?qs=l7cgNqFNU1iNOyJvrHQ%252BmQ%3D%3D
ラズパイはドライバの一部分がGPUコードで隠蔽されている部分がありますが、PICO-PI はドライバコードがすべて公開されています。
また、公式からツールチェーンが提供されており、カーネルビルドが可能なためドライバの学習に向いています。
Etherケーブル

virtual box 導入

以下を参考に、VirtualBox上のUbuntuイメージを作成します。
https://qiita.com/ykawakami/items/4bae371932110b2e25e3

メモリ容量等は以下で十分でした

割当メモリ：2048MB
ハードディスク容量 120GB

Toolchain の取得

i.MX8M ARM Toolchain DL

下記リンクから gcc-linaro-6.4.1-2017.11-x86_64_aarch64-linux-gnu.tar.xz　を DL
http://releases.linaro.org/components/toolchain/binaries/6.4-2017.11/aarch64-linux-gnu/gcc-linaro-6.4.1-2017.11-x86_64_aarch64-linux-gnu.tar.xz

DL後、VirtualBox上で以下を実行

$ sudo tar xvf gcc-linaro-6.4.1-2017.11-x86_64_aarch64-linux-gnu.tar.xz -C /opt/

Toolchain の確認

VirtualBox上で、
以下を ~/.bashrc に追記。

~/.bashrc

export ARCH=arm64
export CROSS_COMPILE=/opt/[toolchain directory]/bin/aarch64-linux-gnu-
export CC=/opt/[toolchain directory]/bin/aarch64-linux-gnu-

toolchainを適用

$ source ~/.bashrc

hello world を行う test.c を作成し、ファイル形式がARM64で出来上がることを確認。

test.c

#include<stdio.h>
int main(void) {
    printf("hello");
    return 0;
}

コンパイル

$ {CC}gcc test.c -o test

出力ファイルがARM64 形式であることを確認

$ file test
test: ELF 64-bit LSB executable, ARM aarch64, version 1 (SYSV), dynamically link
ed, interpreter /lib/ld-linux-aarch64.so.1, for GNU/Linux 3.7.0, BuildID[sha1]=0
fd5aa244f4822bdbe6bdbe09dfe513df725c2c1, not stripped

kernel source 取得

任意ディレクトリで以下を実行。

$ git clone https://github.com/TechNexion/linux.git

kernel build

先程取得したカーネルソースへ移動、makeを実行。

$ cd ~/path/to/work/linux
$ make defconfig
$ make all

rootfs 取得

PICO-PI にインストールする Ubuntu 20.04 file system を取得します。

以下を実行。

$ wget -c https://rcn-ee.com/rootfs/eewiki/minfs/ubuntu-20.04-minimal-armhf-2020-05-10.tar.xz

nfs server 構築

PICO-PI-IMX8M は eMMC boot, NFS boot が可能です。
本記事では NFS boot 用の環境構築手順を記載します。接続概要は以下です。

/public/nfsroot を作成し、取得した ubuntu-20.04-minimal-armhf-2020-05-10.tar.xz を /public/nfsroot へ展開します。

$ ls /public/nfsroot
bin dev home media opt root sbin sys usr
boot etc lib mnt proc run srv tmp var

/public/nfsroot 以下は permission=777 に設定しておきます。

$ sudo chmod -R 777 /public/nfsroot

以下で nfs server をインストールします。

$ sudo apt-get install nfs-kernel-server

参考：https://qiita.com/salty-vanilla/items/5bc95ad47af6bf051bf7

/etc/exports に以下を追記します。

/public/nfsroot/ 192.168.4.200(rw,sync,no_subtree_check)

ファイヤウォールを無効化します。

$ sudo ufw disable

tftp server 構築

以下でTFTP server をインストールします。

$ sudo apt install tftpd-hpa tftp-hpa
$ sudo systemctl enable tftpd-hpa
$ sudo systemctl restart tftpd-hpa

TFTP server のターゲットディレクトリを作成します。

$ sudo mkdir /tftpboot

/etc/default/tftpd-hpa に以下を追記

TFTP_USERNAME="tftp"
TFTP_DIRECTORY="/tftpboot"
TFTP_ADDRESS=":69"
TFTP_OPTIONS="--ipv4 --secure --create"

tftpserver を restart

$ sudo service tftpd-hpa restart

起動Image の配置

kernel build 成果物である Image, dtb を tftpserver へ配置します。

$ cd ~/path/to/work/linux
$ sudo cp arch/arm64/boot/Image /tftpboot
$ sudo cp arch/arm64/boot/dts/freescale/pico-8m.dtb /tftpboot

teraterm install

※teraterm は Windows へ install します
windows 版 teraterm を install
https://forest.watch.impress.co.jp/library/software/utf8teraterm/

PICO-PI-IMX8 起動

typeB micro USB, USB type C をPC と接続します。
teraterm を起動、Serial 接続で port 3,4 （PC環境による）いずれかを選択してボードのリセットボタンを押下します。
起動ログが流れるportで、ボーレートを115200 に設定。再起動。
文字化けのない起動ログが現れたら成功。
以下でログインします。

User name: root
password: root

ボード設定を NFS boot へ切り替え

工場出荷状態では eMMC boot 設定となっているため、uboot 環境変数を編集して NFS boot に切り替える必要があります。

また、Virtual box のネットワーク設定を行う必要があります。

virtual box ネットワーク設定

Virtual Box を終了
Virtual Box 起動画面 -> 設定 -> ネットワーク ->
割り当て：ブリッジアダプター
名前：Realtek PCIe FE Familiy Controller

とする
名前の部分は環境によって変えること。今回はEther ポートに直接接続。

Virtual box の Ubuntu を起動
Ubuntu 側で network アドレスを 192.168.4.10 に設定

PICO-PI を起動、teraterm 上で以下を実行。

# ifconfig eth0 192.168.4.200

Ubuntu から ping 192.168.4.200 が通ればOK

uboot 環境変数に Ether boot 設定を追加

デフォルトで NFS boot が走るように uboot 環境変数を変更する。
変更前に printenv で工場出荷状態の環境変数を確認、保存しておくこと

環境変数のバックアップ後、以下を実行。

setenv ipaddr 192.168.4.200
setenv serverip 192.168.4.10
setenv nfsroot /public/nfsroot
setenv fdt_addr 0x43000000
setenv loadaddr 0x40480000
setenv fdt_file pico-8m.dtb
setenv bootcmd 'run netboot'
setenv netargs 'setenv bootargs root=/dev/nfs rw ip=${ipaddr}:${serverip}:${serverip}:255.255.255.0:hostname::off nfsroot=${serverip}:${nfsroot},nolock,vers=4,tcp'

Driver のカスタム

カーネルソースの任意のドライバにプリント文を仕込み、カスタマイズができることを確認します。
例として linux/drivers/media/platform/mxc/capture/mx6s_capture.c を編集します。

probe()関数の先頭にpr_info()を追記します。

mx6s_capture.c

static int mx6s_csi_probe(struct platform_device *pdev)
{
    struct device *dev = &pdev->dev;
    const struct of_device_id *of_id;
    struct mx6s_csi_dev *csi_dev;
    struct video_device *vdev;
    struct resource *res;
    int ret = 0;
    
    pr_info("20220311 test\n"); // ★追記

kernel build を実行し、起動ログに↑のログが現れることが確認できます。

起動ログ

[ 1.787511] input: 30370000.snvs:snvs-powerkey as /devices/platform/30370000.snvs/30370000.snvs:snvs-powerkey/input/input0
[ 1.801515] snvs_rtc 30370000.snvs:snvs-rtc-lp: rtc core: registered 30370000.snvs:snvs- as rtc0
[ 1.811097] i2c /dev entries driver
[ 1.817608] 20220311 test
[ 1.820700] 20220311 test
[ 1.825344] mxc-mipi-csi2_yav 30a70000.mipi_csi1: mipi_csi2_probe
[ 1.831571] CSI: Registered sensor subdevice: mxc-mipi-csi2.0
[ 1.837429] mxc-mipi-csi2_yav 30a70000.mipi_csi: Remote device a

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