2016년 12월 30일 금요일

SAMA5D3 Xplained board에서 Qt application 돌려 보기

이번 post에서는 Atmel SAMA5D3 Xplained board에 LCD를 연결하고, 그 위에서 간단한 Qt application을 돌려 보는 과정을 소개해보고자 한다.

SAMA5D3 Xplained board + Yocto Project + LCD + Qt application

Qt: a cross-platform application framework written in C++

<목차>
1. BuildRoot 환경에서 SD card 용 부팅 이미지 만들기
   -> 본 blog의 주제와는 무관한 내용임.
2. LCD 준비하기 
3. Yocto project로 Qt를 포함한 부팅 이미지 만들기
4. Host PC에 Qt5 설치하기
5. Target Board에서 Qt application 돌려 보기
6. Qt application을 Yocto Project에 추가하기


1. BuildRoot 환경에서 SD card 용 부팅 이미지 만들기
이번 절에서는 (본 blog의 주제와는 무관하지만) 그동안 주로 NAND & NFS booting만을 소개하였으므로,  SD card를 이용한 booting 방법(MMC booting)을 소개하고자 한다.

<Ubuntu 16.4 Host PC>
$ cd buildroot
make atmel_sama5d3_xplained_mmc_dev_defconfig
  => SD/MMC booting을 위한 config 파일 적용 

$ make menuconfig
  => 필요한 설정이 있다면 적절히 변경한다.

$ make
  => 전체 build를 진행한다.

그림 1.1 make의 마지막 부분 - post-image.sh 실행 화면

(build의 마지막 단계에서 사용하는) post-image.sh 파일은 최종 sd card용 image를 만들어 내기 위해 genimage라는 tool을 사용한다. 아래 내용은 각각 post-image.sh 파일(그림 1.2)과 genimage가 사용하는 genimage.cfg의 내용(그림 1.3)을 capture한 것이다.

그림 1.2 post-image.sh 파일

그림 1.3 genimage.cfg 파일

참고) genimage.cfg의 문법을 이해하기 위해서는 아래 site 내용을 참조해 볼 필요가 있다.

<build 결과물>
그림 1.4 Build 결과 파일(sd card booting 용 파일)

$ cd output/images
$ bzip2 ./sdcard.img
  => bzip2 압축을 진행한다(뒤에서 소개할 Rawrite32.exe에서 bz2 file 형식을 필요로하기 때문임)      
         -rw-r--r-- 1 chyi chyi  41073563 12월 21 20:15 sdcard.img.bz2

(*) TBD - sdcard.img format(sd card 내 partition 정보) 추가 설명 필요함.

윈도 PC로 위의 sdcard.img.bz2를 복사한 후, 아래 내용을 수행한다.

<Windows 10 PC>
a) 아래 site에서 Rawrite32.exe 파일을 download 받아 설치한다.

b) SD card(최소 1GB 정도는 되어야 함)를 PC에 꽂는다.
c) Rawrite32.exe를 이용하여 sdcard.img.bz2를 SD card에 설치한다.

그림 1.5 Rawrite32.exe 실행 화면 - sdcard에 sdcard.img.bz2 설치 

그림 1.6 SD card에 복사된 내용


SD card를 target board에 꽂은 후, 부팅을 시도한다.

<Target board - SAMA5D3 Xplained>

그림 1.7 SD card를 장착한 target board

참고) SAMA5D3 Xplained board는 NAND flash 부팅 보다 SD/MMC card 부팅을 우선시 한다. 다시 말해, SD card가 꽂혀 있을 경우는 SD card로 먼저 부팅을 시도하게 되고, SD card에 booting image가 없다면 NAND booting 으로 이어지게 된다.

그림 1.8 SD card 부팅을 위한 u-boot env configuration

여기서 잠시, u-boot 환경 설정 값 중, bootcmd로 설정된 내용을 살펴 보기로 하자.

if test ! -n ${dtb_name}; then setenv dtb_name at91-${board_name}.dtb;
  => dtb_name이 정의되어 있지 않을 경우, at91-${board_name}.dtb을 dtb_name으로 사용.
  => 이 경우는 board_name이 sama5d3_xplained로 되어 있으므로, dtb_name으로는 at91-sama5d3_xplained.dtb가 사용될 것임.
  => at91-sama5d3_xplained_pda4.dtb를 사용하기 위해 board_name을 바꾸도록 하자.

fatload mmc 0:1 0x21000000 ${dtb_name};
  => fatload는 SD card 상의 FAT file system으로 format된 파티션으로 부터 file을 읽어드리는 명령임.
  => 사용법: fatload <interface> [<dev[:part]> [<addr> [<filename> [bytes [pos]]]]]
  => 0:1은 first device의 first partition을 의미함(partition은 1부터 시작함)
  => 정리하자면, 이 명령은 mmc device의 첫번째 partition에 있는 at91-sama5d3_xplained.dtb 파일을 RAM의 0x21000000 번지로 loading함을 의미함.
  => RAM의 0x21000000 번지는 나중에 kernel image가 loading되어 decompressing될 경우에 겹쳐서는 안되는 위치로 잡아 주어야 함.

fatload mmc 0:1 0x22000000 zImage;
  => 앞선 설명에 의해, mmc device의 첫번째 partition에 있는 zImage file을 RAM의 0x22000000 번지로 loading하는 명령임.

bootz 0x22000000 - 0x21000000
   => bootz 명령 사용법: bootz [address of kernel] [address of ramdisk: filesize] paddress of dtb]
   => RAM에 올려져 있는 kernel(zImage), ramdisk rootfs, dtb 등을 이용하여 실제 booting을 시도하는 명령임.
   => bootz 대신에 bootm 명령을 사용하려면, uImage를 이용해야 함.
   => ramdisk rootfs는 사용하지 않으므로, 그 자리에 '-' 를 대신 입력해 준다. 안그러면, dtb를 ramdisk로 오해할 수 있으니 ...

여기서 잠깐 ! 
down votaccepted
What is the difference between them?
Image: the generic Linux kernel binary image file.
zImage: a compressed version of the Linux kernel image that is self-extracting.
uImage: an image file that has a U-Boot wrapper (installed by the mkimage utility) that includes the OS type and loader information.


그림 1.9 target board booting 모습 - picocom -b 115200 /dev/ttyUSB0


그럼, 이제부터 본격적으로 본 blog의 주제로 넘어가 보기로 하자.

2. LCD 준비하기
먼저 LCD 준비와 관련해서는 이전 blog의 내용을 참조하기 바란다.

또한, Atmel KMS/DRM LCD driver의 구조/동작 원리 관련해서는 아래 site 내용이 도움이 될 것으로 보인다.


3. Yocto Project로 Qt를 포함한 부팅 이미지 만들기 
이번 절에서는 Yocto Project를 기준으로 Qt용 demo image를 만드는 절차를 소개해 보도록 하겠다.
먼저 Atmel SAMA5D3 Xplained board용 yocto project build 절차는 이전 blog에 소개된 5절의 내용을 기본적으로 사용하도록 하겠다.

따라서, 여기서는 Qt와 관련된 부분만을 별도로 추가해 보기로 하자.

$  cd yocto
$ git clone git://github.com/meta-qt5/meta-qt5.git -b krogoth
  => meta-qt5 source를 내려 받는다.

$ cd poky/build-atmel/conf
$ vi bblayers.conf
  => meta-qt5를 추가한다.


그림 3.1 conf/bblayers.conf 파일 수정

$ cd ..
source oe-init-build-env build-atmel
  => build-atmel을 위한 환경 설정을 한다.

bitbake atmel-qt5-demo-image
  => qt5 demo image를 만든다.
  => 실행 결과, Ubuntu 16.04에서는 아래와 같이 qtbase 관련 에러가  발생한다.
  


그림 3.2 qtbase 관련 에러 발생

그림 3.2의 내용으로 봐서는, "0001-Fix-building-without-OpenGL-support.patch" 패치 파일에 문제가 있는 듯 보이는데, 일단 (임시적으로) 아래 그림 3.3과 같이 해당 패치가 아예 적용되지 않도록 recipe를 수정해 보기로 한다.

그림 3.3 meta-atmel/qt5-layer/recipes-qt/qt5/qtbase_%.bbappend 파일 수정

수정 후, 다시 build를 계속 진행해 보니, 정상적으로 build가 마무리(tmp/deploy/images/sama5d3-xplained/*) 되었고, NFS booting(자세한 사항은 이전 blog 6절 참조)을 해 보니 아래와 같이 Qt 화면(Atmel demo app)이 정상적으로 출력된다.

그림 3.4 Qt demo application main 화면

다음으로 Qt application을 build하는데 필요한 cross-compiler toolchain을 준비해 보도록 하자.

$ bitbake -c populate_sdk atmel-qt5-demo-image
  => SDK를 만드는 작업을 한다(시간이 오래 걸림).
  => 이 내용과 관련해서는 이전 blog 1절에서 이미 소개한 바 있음.

$ cd tmp/deploy/sdk
./poky-atmel-glibc-x86_64-atmel-qt5-demo-image-cortexa5hf-vfp-toolchain-2.1.2.sh
  => toolchain을 설치한다.


그림 3.5 Qt를 위한 yocto toolchain 설치 화면

$ .  /opt/poky-atmel/2.1.2/environment-setup-cortexa5hf-vfp-poky-linux-gnueabi
  => 설치된 toolchain을 적용한다(실제 cross-compile 작업을 수행하기 직전에 실행해 주어야 함)
  => Qt의 경우는 Qt Creator 설정 메뉴에서 관련 내용을 지정해 줄 것(5절에서 설명할 것임)이므로, 실제로 불필요한 내용으로 볼 수도 있음.


4. Host PC에 Qt5 설치하기
이번 절에서는 Ubuntu 16.04 Linux PC에 Qt5를 설치하는 과정을 소개하고자 한다. 먼저, 아래 site의 내용을 참조하여 linux(64bit)용 qt run file을 download 받는다.
|
V
$ wget http://download.qt-project.org/official_releases/qt/5.6/5.6.1/qt-opensource-linux-x64-5.6.1.run


이후 모드(실행 모드) 전환 후, 아래와 같이 실행하도록 한다.

$ chmod +x qt-opensource-linux-x64-5.6.1.run

$ ./qt-opensource-linux-x64-5.6.1.run
  => 설치를 시작한다(몇번의 click으로 설치 가능함).


그림 4.1 Qt5 설치 화면

설치가 완료된 후, Qt Creator를 실행해 보면 다음과 같다.

그림 4.2 Qt Creator 실행 화면

(*) 참고: 최신 버젼 Qt5.7.1을 설치했으나, qt Creater의 상단 메뉴 내용이 출력되지 않아, 5.6.2로 다시 설치함. 5.6.2을 선택한 이유는 앞서 yocto에서 사용한 Qt version이 5.6.2이기 때문임.


5. Target Board에서 Qt application 돌려 보기
이번 절에서는 Qt Creator와 Yocto cross toolchain을 이용하여, target board용 application을 생성하는 절차를 소개하고자 한다.

Qt Creator의 환경 설정에 들어가기에 앞서, 지난 4절에서 설치해 둔 yocto toolchain을 이용하여 console 상에서 간단한 Qt application을 만드는 과정을 설명하는 것이 순서일 듯 싶다.

먼저 아래와 같이 hello world program을 작성해 두었다고 가정하자.

그림 5.1 Qt Creator로 작성한 main.cpp

$ cd helloworld1/
  => 여기에 main.cpp가 있음.

$ source /opt/poky-atmel/2.1.2/environment-setup-cortexa5hf-vfp-poky-linux-gnueabi
  => cross-compile을 하기 위해, yocto toolchain의 환경을 설정한다.
  => 파일 내용을 보면 알 수 있듯이, 각종 cross compile을 위한 export 명령이 정의되어 있음.

$ qmake -project
  => .pro file을 생성한다.

$ qmake
  => Makefile을 생성한다.

$ make
  => build를 진행한다. 아래와 같은 결과가 출력된다.

$ ls -la
-rw-rw-r--  1 chyi chyi  40529  1월  5 13:05 Makefile
-rwxrwxr-x  1 chyi chyi 268356  1월  5 13:05 helloworld1
-rw-rw-r--  1 chyi chyi    286  1월  5 13:05 helloworld1.pro
-rw-rw-r--  1 chyi chyi    212  1월  5 12:59 main.cpp
-rw-rw-r--  1 chyi chyi 312796  1월  5 13:05 main.o

$ scp ./helloworld1 root@192.168.1.50:/usr/bin
  => helloworld1 program을 target board(192.168.1.50)로 복사한다.

이후 target board에서 helloworld1를 실행해 보니, 정상 동작한다.

<target board에서 실행>
$ /usr/bin/helloworld1
...

그렇다면, console 대신에, Qt Creator 상에서 직접 target board용 image를 build하고, target board 상에서 동작시키기 위해서는 어떻게 하면 될까 ?
우선 제일 먼저 해야할 작업은, 앞서 준비해 둔 yocto cross toolchain 환경 설정과 관련된 내용을 Qt5/Tools/QtCreator/bin/qtcreator.sh 파일의 맨 앞에 추가해 주는 것이다. 이는 QtCreator를 실행하는 환경 자체를 cross-compile 환경으로 바꾸기 위한 조치로 보면 된다.

source /opt/poky-atmel/2.1.2/environment-setup-cortexa5hf-vfp-poky-linux-gnueabi

그림 5.2 Tools/QtCreator/bin/qtcreator.sh 수정

주의) 반드시 #! /bin/sh 앞 라인에 위의 내용을 추가해 주기 바란다.

그런 다음, 아래와 같이 Qt Creator를 다시 구동시켜 주자.

$ cd ~/Qt5/Tools/QtCreator/
$ bin/qtcreator.sh &

다음으로 (QtCreator 상단의) Tools -> Options 메뉴를 선택한 후, 몇가지 환경 값을 지정해 주어야 하는데, 그 내용을 하나씩 살펴 보도록 하자.
먼저 좌측 Devices 선택 후, 우측의 Add 버튼을 눌러, 새로운 target device(Generic Linux Device 선택해야 함)를 생성해 주도록 하자. 미리 말하지만 이 설정을 추가하는 이유는 target board용으로 build한 application을 scp 등으로 target board에 자동으로 올려 테스트를 하기 위해서이다.


그림 5.3 Target board 디바이스 생성 화면 

그 다음, 좌측의 Build & Run을 선택한 상태에서, 다시 상단의 Compilers tab을 선택 한 후, Add 버튼(mouse로 Manual 선택 상태에서)을 눌러 yocto cross-compiler의 path를 아랫 값으로 지정해 주도록 한다. 눈치챘겠지만, Qt application을 build할 때 g++이 아니라, arm-poky-linux-gnueabi-g++를 사용하겠다는 것으로 보면 된다.

/opt/poky-atmel/2.1.2/sysroots/x86_64-pokysdk-linux/usr/bin/arm-poky-linux-gnueabi/arm-poky-linux-gnueabi-g++

 그림 5.4 Cross compiler 지정 화면 

같은 방식으로, 이번에는 Debuggers tab을 선택하여, arm용 cross gdb path를 아래와 같이 입력해 준다.

/opt/poky-atmel/2.1.2/sysroots/x86_64-pokysdk-linux/usr/bin/arm-poky-linux-gnueabi/arm-poky-linux-gnueabi-gdb

 그림 5.5 cross gdb 패스 입력 화면

다음으로 상단의 Kits tab을 선택하여 sysroot path(target board용 rootfs)를 지정해 준다. 참고로 sysroot 디렉토리 내에는 Qt5를 위한 각종 library(usr/lib/libQt5*)가 존재하는데, 이는 cross-compile 과정(link)에서 사용되게 된다. 따라서 이 path를 제대로 지정하지 않을 경우, 각종 link error에 봉착하게 될 것이다.

/opt/poky-atmel/2.1.2/sysroots/cortexa5hf-vfp-poky-linux-gnueabi

 그림 5.6 sysroot path 지정 화면

주의) 위의 그림에서 한가지 주의할 점은 Qt mkspec 란에 반드시 linux-oe-g++를 입력해 주어야 한다는 점이다. 이를 누락할 경우, cross-compile시 Qt 관련 error가 발생하게 된다.

마지막으로, Qt Versions tab을 선택한 후 qmake path를 아래와 같이 입력해 준다.

/opt/poky-atmel/2.1.2/sysroots/x86_64-pokysdk-linux/usr/bin/qt5

그림 5.7 qmake path 지정 화면 

이제 Qt Creator 상에서의 cross-compile을 하기 위한 모든 준비가 마무리 되었다. 앞서 만들어 둔, hello world program을 약간 수정(버튼을 하나 추가함) 후, Qt Creator 상에서 build해 보고, build 결과로 생성된 binary file을 target board에 올려 실행해 보도록 하자.

먼저 아래 그림과 같이 helloworld1.pro 파일에 아래 내용을 추가하도록 한다. 이를 추가하는 이유는 target board의 어느 위치로 binary file을 전송(복사)할 지를 결정하기 위해서이다.

TARGET = helloworld1
     target.files = hellworld1
     target.path = /usr/bin
INSTALLS += target

그림 5.8 helloworld1.pro file 수정 

다음으로, helloworld1을  Rebuild해 준다(우측 helloworld1 source tree 위에서 마우스 우 Click -> Rebuild 메뉴 선택).

재 build에 성공했으면, 좌측의 Projects 버튼을 선택한 후, 다시 상단의 Run 메뉴(sama5d3 밑에 있음)를 선택하여 그 아래에 나오는 Run Environment 부분을 아래와 같이 수정해 주도록 한다. 참고로, 현재 build된 yocto qt image는 framebuffer를 기반으로 동작하도록 되어 있다(즉, X11 방식이 아님). 따라서, Qt application이 이 환경에서 제대로 동작하기 위해서는 framebuffer 관련 설정이 추가되어야 한다.

Run Environment
  -> Add 버튼 선택
      -> Variable: QT_QPA_PLATFORM 입력
      -> Value: linuxfb 입력

그림 5.9 Projects -> Run 설정 변경

아래 그림 5.10은 앞서 helloworld1.pro에 추가한 target 관련 내용이 Run Settings  화면에 반영된 모습이다.

그림 5.10 Projects -> Run의 내용(Local File Path 및 Remote(=target board) Directory 모습)

자, 이제 마침내 helloworld1 binary를 target 보드에서 돌려볼 차례가 되었다. Qt Creator의 좌측 Run 버튼을 눌러, 과연 어떤 일이 벌어지는지 살펴 보도록 하자.

결과는 예상대로, helloworld1 program이 target board의 LCD 화면에 출력되고 있다. Console 상에서도 ps 명령을 통해 확인(그림 5.12)해 보니, /usr/bin/helloworld1이 구동되고 있음을 알 수 있다.

그림 5.11 helloworld1 app을 target board에서 실행한 화면

그림 5.12 console 상에서 ps 명령 실행 결과

참고) 현재 framebuffer에 출력된 내용을 깨끗이 지우고자 할 때는 아래 명령을 사용하면 된다.
# cat /dev/zero > /dev/fb0


6. Qt application을 Yocto Project에 추가하기
이번 절에서는 5절에서 만든 Qt application을 Yocto project에 추가하는 방법을 소개해 보고자 한다.

$ cd yocto/meta-atmel/recipes-test
  => 이 디렉토리 아래에 qt application을 추가하기로 함(반드시 이 디렉토리일 필요는 없음).

$ mkdir qthello
$  vi qthello_1.0.bb
  => qthello package에 대한 recipe 파일을 만든다.

그림 6.1 qthello_1.0.bb 파일

$ mkdir qthello-1.0; cd qthello-1.0
  => source code가 위치할 디렉토리를 만들고, 그곳으로 이동한다.

$ vi qthello.pro
  => qmake project file을 하나 만든다.


그림 6.2 qthello.pro 파일

$ vi qthello.cpp
  => qthello.cpp file을 하나 만든다.


그림 6.3 qthello.cpp 파일

$ cd ~/poky/build-atmel
bitbake qthello
  => 앞서 작성한 recipe 및 source code에 하자가 없는지, qthello package만 build해 본다.

$ vi conf/local.conf
  => qthello package를 rootfs image에 포함시키기 위해 local.conf를 수정한다.

그림 6.4 conf/local.conf에 qthello 패키지 추가

bitbake atmel-qt5-demo-image
  => 전체 image를 다시 build하도록 한다.

이제 NFS booting을 시도한 후, qthello application을 수동으로 돌려 보도록 하자.

<Target board>
export QT_QPA_PLATFORM=linuxfb
  => framebuffer로 직접 display할 내용을 write하고자 할 때 사용함(linuxfb plugin 지정)

export QT_QPA_GENERIC_PLUGINS=evdevmouse,evdevtouch:/dev/input/touchscreen0,evdevkeyboard:/dev/input/event0
  => input 장치(touch, keyboard, mouse)에 대한 plugin 설정

# /usr/bin/qthello

그림 6.5 qthello 실행 결과(글씨가 안보임)

참고) 위의 방법 대신, "/usr/bin/qthello -platform linuxfb" 형태로 실행해 주어도 된다.

이상으로 SAMA5D3 Xplained board에 yocto image를 올리고, 여기에 간단한 Qt application을 추가해 보는 과정을 간략히 소개해 보았다.


References
1. https://github.com/vivien/genimage
2. http://events.linuxfoundation.org/sites/events/files/slides/brezillon-drm-kms.pdf, free-electrons
3. Application Development with Qt Creator, Ray Rischpater, PACKT publishing.
4. Embedded Linux Projects Using Yocto Project Cookbook, Alex Gonzalez, PACKT publishing.
5. https://github.com/gumstix/yocto-manifest/wiki/Cross-Compile-with-QtCreator
6. http://www.jumpnowtek.com/rpi/Qt-Creator-Setup-for-RPi-cross-development.html

Slowboot

2016년 12월 28일 수요일

Booting BeagleBone Black with Yocto Project or BuildRoot

이번 post는 지난 시간에 이어, Yocto ProjectBuildRootBeagleBone Black에 적용하는 과정을 소개해 보고자 한다. 거의 3년만에 BeagleBone Black을 다시 켜 보는 것 같다 ;)

<목차>
1. Yocto Project Download & Build
2. BuildRoot Download & Build
3. 부팅용 SD card 만들기
4. SD card로 부팅하기 


1. Yocto Project Download & Build
BeagleBone Black을 위한 yocto project를 download한 후, build하는 절차를 소개하면 다음과 같다. 

$ mkdir yocto; cd yocto
$ git clone git://git.yoctoproject.org/poky.git
   => poky  최신 버젼을 내려 받는다.

$ cd poky
$ git checkout -b krogoth-15.0.1 krogoth-15.0.1
   => krogoth-15.0.1 branch로 전환한다.

주의) 현재 Ubuntu 16.04 LTS version을 사용 중인데, poky old version을 사용할 경우, 에러가 발생할 수 있으니, krogoth 이상 버젼을 사용하는 것이 좋을 듯 보인다(물론, 에러를 잡는 방법도 있겠지만 ...)

$ git am ~/yocto-labs/0001-Fix-lab.patch
   => patch(http://free-electrons.com/doc/training/yocto/yocto-labs.tar.xz에 포함되어 있음)를 적용한다.
   => 참고: 이 patch의 용도는 meta-yocto-bsp/conf/machine/beaglebone.conf 파일을 제거하는데 있음. 이는 meta-ti/conf/machine/beaglebone.conf (그림 1.2, 1.3 참조) 내용을 사용하기 위한 조치임.

$ cd ..
$ git clone git://git.yoctoproject.org/meta-ti.git
   => meta-ti를 내려 받는다.
   => 이전 blog에서도 언급했다시피, poky는 yocto reference system으로, 여기에서 직접 내용 수정을 하는 것 보다는, board 관련 전용 meta data(layer)를 만들어 사용하는 것이 일반적인 방법이다. 따라서 meta-ti는 이런 관점에서 만들어 진 것으로 보면 된다.
   => 만일, beagleboard와 유사한 새로운 board를 만들어 사용하는 상황이라면, meta-ti를 수정하여 사용하던지, meta-ti와 유사한 layer를 하나 만들어(복사후, 수정) 사용하면 될 것이다.

$ cd meta-ti

그림 1.1 meta-ti 내용

참고) meta-ti의 각 디렉토리의 내용을 면밀히 살펴볼 필요가 있다.

$ git checkout -b ti2016.03 ti2016.03
   => ti2016.03 branch로 전환한다.
$ git am ~/yocto-labs/0001-Simplify-linux-ti-staging-recipe.patch
   => patch(http://free-electrons.com/doc/training/yocto/yocto-labs.tar.xz에 포함되어 있음)를 적용한다.
   => 이 patch의 목적은 meta-ti/recipes-kernel/linux/linux-ti-staging-4.4/defconfig 내용에 몇가지 linux kernel config를 추가함과 동시에, meta-ti/recipes-kernel/linux/linux-ti-staging-4.4 디렉토리 아래의 불필요한 내용을 제거하는데 있다.

------------------------------------------------------------------------------------------------
chyi@earth:~/BBB/meta-ti/recipes-kernel/linux/linux-ti-staging-4.4$ ls -la
-rw-rw-r-- 1 chyi chyi   38 12월 29 10:56 defconfig      <= 수정
drwxrwxr-x 2 chyi chyi 4096 12월 29 10:56 dra7xx      <= 제거
drwxrwxr-x 2 chyi chyi 4096 12월 29 10:56 k2g-evm   <= 제거 
drwxrwxr-x 2 chyi chyi 4096 12월 29 10:56 keystone   <= 제거
drwxrwxr-x 2 chyi chyi 4096 12월 29 10:56 ti33x         <= 제거 
drwxrwxr-x 2 chyi chyi 4096 12월 29 10:56 ti43x         <= 제거 
------------------------------------------------------------------------------------------------

 그림 1.2 meta-ti/conf/machine/include/ti33x.inc

그림 1.3 meta-ti/conf/machine/beaglebone.conf


$ cd ../poky
$ source oe-init-build-env
   => build를 위한 환경 값을 초기화한다. 끝 부분에 directory를 생략할 경우에는 build 디렉토리가 default로 생성될 것임.

$ cd build
$ cd conf
$ vi local.conf
  => beaglebone을 위한 configuration을 수정한다. 수정하지 않을 경우, qemu(ARM emulator)용 image가 build될 것임.
...
MACHINE ?= "beaglebone"
...
#MACHINE ??= "qemux86"
...
DL_DIR ?= "${TOPDIR}/../../downloads"
...
PACKAGE_CLASSES ?= "package_ipk"
...
~

$ cd ..
$ bitbake core-image-sato
  => X window가 포함된 rootfs를 만드는 build를 시작한다.

그림 1.4 core-image-sato 이미지 build 시작

<결과물>
  => build_bbb/tmp/deploy/images/beaglebone

그림 1.5 build 결과 파일

==============================================================
<여기서 잠깐 1> yocto project에서 kernel 작업하기
Yocto project 상에서 kernel 작업을 수행하는 절차를 간략히 정리해 보면 다음과 같다.

1) kernel build하기
$ bitbake -c menuconfig virtual/kernel
   => kernel menuconfig
   => 다른 terminal 창에 menuconfig가 뜬다. 여기서 kernel config를 조정하자.
   => 수동으로, kernel defconfig로 부터 .config를 만들어 내기 위해서는 "bitbake -c configure virtual/kernel" 명령을 수행하면 될 것 같지만, 이 보다는 상위 디렉토리의 defconfig 파일을 .config로 복사하는 편이 보다 확실하다.

$ bitbake  virtual/kernel
   => kernel과 module을 build한다.

$ bitbake -c cleansstate virtual/kernel
   => clean build를 하고 싶을 때는 먼저 이 명령을 실행하고, 이어서 bitbake  virtual/kernel 명령을 실행한다.

2) kernel code가 어디에 있는지 확인하기
meta-ti/conf/machine/beaglebone.conf(이 경우는 meta-ti/conf/include/ti33x.inc)에서 아래 내용 파악(kernel recipe에 해당함).
PREFERRED_PROVIDER_virtual/kernel = "linux-ti-staging"

kernel recipe 파일은 meta-ti/recipes-kernel/linux 디렉토리에 있는데, 위의 내용(linux-ti-staging)에 해당하는 것들 중 revision number가 가장 큰 놈을 사용하게 됨.

drwxrwxr-x 3 chyi chyi 4096 12월 28 20:26 linux-ti-staging-4.1
drwxrwxr-x 2 chyi chyi 4096 12월 29 11:27 linux-ti-staging-4.4

kernel patch와 config file(defconfig)은 이 디렉토리(linux-ti-staging-4.4)에 위치하게 됨.

이러한 내용을 안 상태에서, Yocto 내에서 실제  kernel을 build하는 곳을 찾아 보면 다음과 같음.
tmp/work/beaglebone-poky-linux-gnueabi/linux-ti-staging/4.4.19+gitAUTOINC+e581bb1cac-r22a

그림 1.6 kernel source code & build 디렉토리 위치

위의 디렉토리 내용 중, 몇가지 내용을 확인해 보면 다음과 같음.
a) defconfig : kernel config
b) git 디렉토리: Linux source(patch가 있다면 적용된 내용)
c) build 디렉토리: build output이 위치함. 이 디렉토리 아래의 .config가 실제 적용된 kernel config 임.

3) kernel config 변경 후 저장하기
bitbake -c menuconfig virtual/kernel
   => config 변경 후, 저장하면 tmp/work/beaglebone-poky-linux-gnueabi/linux-ti-staging/4.4.19+gitAUTOINC+e581bb1cac-r22a/build/.config가 갱신됨.

bitbake -c savedefconfig virtual/kernel
  => menuconfig에서 변경한 내용(.config)을 같은 디렉토리(build) 아래에 defconfig 파일로 저장(불필요한 내용 제거)한다. 
  => 따라서, 추후 변경한 내용을 반영하여, clean build를 진행하고자 한다면, 이 파일(defconfig)을 meta-ti/recipes-kernel/linux/linux-ti-staging-4.4/defconfig에 복사해 주면 된다.

$ bitbake -c cleansstate virtual/kernel && bitbake virtual/kernel
  => clean build를 진행한다. 앞서 defconfig가 제대로 저장되었다면, 이 내용을 기반으로 .config를 생성한 후, build를 진행하게 된다.

<여기서 잠깐 2> yocto project 외부에서 kernel 작업하기 - manual building
Yocto 내에서 kernel  관련 작업을 진행하는 것은 솔직히 매우 불편하다. 따라서 위에서 사용하는 kernel source & cross-toolchain을 별도로 내려 받아 작업하는 방법을 소개해 보도록 하겠다.

1) Yocto에서 사용하는 cross-toolchain 준비하기
conf/local.conf에서 아래 내용을 수정(64bit Host PC 기준)한다. 이후 아래 명령을 수행한다.
SDKMACHINE = "x86_64"

$ source oe-init-build-env build
$ bitbake -c populate_sdk core-image-sato
   => sdk installer를 build한다. 이것도 시간이 매우 오래 걸림.
   => build가 성공하면, 아래 위치에 sdk installer가 위치하게 될 것임.
tmp/deploy/sdk/poky-glibc-x86_64-core-image-minimal-armv7ahf-neon-toolchain-2.1.1.sh

이 script를 실행하여, 아래와 같이 yocto toolchain을 설치(/opt/poky/2.1.1 디렉토리 아래)하도록 하자.
그림 1.7 Yocto toolchain 설치

이 명령 실행 결과, 아래 위치에 toolchain이 설치되었다.
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------
chyi@earth:/opt/poky/2.1.1$ ls -la
합계 64
drwxr-xr-x 3 root root  4096 12월 29 15:38 .
drwxr-xr-x 3 root root  4096 12월 29 15:37 ..
-rw-r--r-- 1 root root  3893 12월 29 15:38 environment-setup-armv7ahf-neon-poky-linux-gnueabi
-rw-r--r-- 1 root root 44645 12월 29 15:38 site-config-armv7ahf-neon-poky-linux-gnueabi
drwxr-xr-x 4 root root  4096 12월 29 15:28 sysroots
-rw-r--r-- 1 root root   121 12월 29 15:38 version-armv7ahf-neon-poky-linux-gnueabi
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------

아래 3절에서 실제로 kernel을 build하기 전에 toolchain path를 지정해 주어야 하는데, 이때 녹색으로 표시된 명령이 사용되게 된다.

2) linux kernel source 내려 받기(Yocto에서 사용하는 내용과 동일한 version)
kernel source를 내려 받기 위해서는 kernel recipe 파일을 먼저 확인해 보아야 한다.
meta-ti/recipes-kernel/linux/linux-ti-staging_4.4.bb

그림 1.8 kernel recipe 파일 내용

위의 내용을 토대로 kernel을 내려 받은 후, branch를 변경(위의 recipe에 표시된 대로) 하도록 하자.
git clone git://git.ti.com/ti-linux-kernel/ti-linux-kernel.git
$ cd ti-linux-kernel
$ git checkout -b ti-lsk-linux-4.4.y origin/ti-lsk-linux-4.4.y

이후, kernel 관련 patch가 있다면, 이를 모두 적용한다.
patch 파일 위치: meta-ti/recipes-kernel/linux/linux-ti-staging-4.4
$ git am meta-ti/recipes-kernel/linux/linux-ti-staging-4.4/*.patch

3) kernel build 하기
자, 그럼 이제 부터 kernel을 build해 보도록 하자. 먼저, yocto에 정의되어 있는 defconfig를 .config로 복사해 온다.
$ cp meta-ti/recipes-kernel/linux/linux-ti-staging-4.4/defconfig  ti-linux-kernel/.config
$ make ARCH=arm menuconfig

다음으로, 앞서 2절에서 만들어 둔, 아래 명령을 실행하여 toolchain path를 설정하자.

source /opt/poky/2.1.1/environment-setup-armv7ahf-neon-poky-linux-gnueabi
   => 이 파일의 내용을 살펴 보면, export 명령을 써서 compile 환경을 지정하는 것 밖에 없다. 
   => ARM gcc 명이 arm-poky-linux-gnueabi-gcc 인 것을 알 수 있다.
   => 위 명령을 실행하거나, (익히 알고 있는 것 처럼)개별적으로 설정해 주거나 하면 될 것이다.

주의) 이걸 먼저 설정할 경우,  menuconfig가 안되는 문제가 있었다.

마지막으로 kernel, module, dtb file을 build해 보면 된다.
make LOCALVERSION= -j8 zImage
   => kernel을 build한다.

make LOCALVERSION= -j8 modules
   => kernel module을 build한다.

make am335x-boneblack.dtb
   => dtb file을 생성한다.

Tip) bitbake -c devshell virtual/kernel 명령을 실행하면, kernel source directory(tmp/work-shared/beaglebone/kernel-source)로 이동한 상태에서 새로운 terminal 창이 뜨게 되는데, 이 상태에서 kernel build를 하려면, 앞서 설명한 바와 같이 toolchain path를 지정하고, make 명령을 불러 주면 된다.
source /opt/poky/2.1.1/environment-setup-armv7ahf-neon-poky-linux-gnueabi
make -j8 zImage
$ make -j8 modules
make am335x-boneblack.dtb

<여기서 잠깐 3> yocto project 내부/외부에서 u-boot 작업하기
Yocto project에서 u-boot bootloader를 별도로 build하는 절차를 소개하면 다음과 같다.

1) 내부에서 작업하기
bitbake virtual/bootloader
  => u-boot을 build하기

bitbake -c cleansstate virtual/bootloader
  => build한 내용을 clean하기

u-boot 설정과 관련한 내용은 그림 1.2(meta-ti/conf/machine/include/ti33x.inc)를 참조하면 된다.

PREFERRED_PROVIDER_virtual/bootloader = "u-boot-ti-staging"

2) 외부에서 작업하기
위의 내용을 토대로 u-boot recipe 파일을 찾아 보면 다음과 같다.

chyi@earth:~/IoT/BBB/yocto_fe/meta-ti/recipes-bsp/u-boot$ ls -la
합계 24
drwxrwxr-x  2 chyi chyi 4096 12월 29 11:16 .
drwxrwxr-x 47 chyi chyi 4096 12월 28 20:27 ..
-rw-rw-r--  1 chyi chyi  492 12월 28 20:27 u-boot-ti-staging_2014.07.bb
-rw-rw-r--  1 chyi chyi 2621 12월 28 20:27 u-boot-ti-staging_2015.07.bb
-rw-rw-r--  1 chyi chyi 3203 12월 28 20:27 u-boot-ti-staging_2016.05.bb

그림 1.9 u-boot recipe 파일 내용

위의 u-boot recipe 파일 내용을 참조하여, u-boot source를 download한 후, build를 진행해 보도록 하자.

$ git clone git://git.ti.com/ti-u-boot/ti-u-boot.git
  => u-boot source를 내려 받는다.
$ cd ti-u-boot
git checkout -b ti-u-boot-2016.05 2f757e5b2c6b260c647a8a1bb295537f07c3a8b9
   => branch를 ti-u-boot-2016.05로 변경한다.

source /opt/poky/2.1.1/environment-setup-armv7ahf-neon-poky-linux-gnueabi
   => yotco toolchain path를 지정한다.

make am335x_boneblack_config
   => beaglebone black용 configuration을 적용한다.

make -j8
   => compile을 한다.
  ------------------------------------------------------------------
  ...
  MKIMAGE u-boot.img
  CC      spl/drivers/usb/musb-new/musb_host.o
  CC      spl/drivers/usb/musb-new/musb_uboot.o
  LD      spl/lib/built-in.o
  LD      spl/drivers/watchdog/built-in.o
  CC      spl/drivers/usb/musb-new/musb_dsps.o
  LD      spl/drivers/usb/musb-new/built-in.o
  LD      spl/drivers/built-in.o
  LD      spl/u-boot-spl
  OBJCOPY spl/u-boot-spl-nodtb.bin
  COPY    spl/u-boot-spl.bin
  MKIMAGE MLO
------------------------------------------------------------------

$ make distclean
  => build 이전 초기 상태로 만들고자 할 때  사용함.

==============================================================

2. BuildRoot Download & Build
다음으로, BeagleBoard를 위한 BuildRoot source code를 내려 받아 build해 보도록 하자. 우선 아래 site에서 buildroot-2014.08.tar.gz를 내려 받도록 하자. 최신 BuildRoot로도 가능할 듯 보이나, 편의상 아래 site의 내용을 사용하기로 하자.



$ ~/IoT/BBB
$ tar xvzf buildroot-2014.08.tar.gz
$ cd buildroot-2014.08
make beaglebone_defconfig
   => beaglebone을 configuration을 적용한다.

make menuconfig
   => 편의상, 아래 세가지 내용을 수정(변경)한다.

   --------------------------------------------------------------
   Toolchain --->
            C library (glibc)  ---> 

   Kernel --->

             Kernel binary format (uImage)  --->

   Filesystem images --->

             ext2/3/4 variant (ext4)  --->
  --------------------------------------------------------------

$ make
   => build를 진행한다.

<결과물>
그림 2.1 Buildroot build 결과 파일 


3. 부팅용 SD card 만들기
지금 부터는 앞서 1, 2절에서 만든 image를 SD card에 복사하여, 부팅 가능하도록 만드는 과정을 정리해 보도록 하겠다.
먼저 아래 그림과 같이 micro SD card(4GB) 1개와 card reader(Ubuntu에서 동작 가능하도록 하기 위해 필요함)를 준비하기로 하자.


그림 3.1 microSD(우측) 카드와 card readder(USB type)


$ sudo fdisk /dev/sdb    <= fdisk를 시작, 사전에 dmesg로 SD card 장치를 확인해 두자.

Welcome to fdisk (util-linux 2.27.1).
Changes will remain in memory only, until you decide to write them.
Be careful before using the write command.


Command (m for help): p   <= 현재 파티션 정보를 출력하자.
Disk /dev/sdb: 3.7 GiB, 3965190144 bytes, 7744512 sectors
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disklabel type: dos
Disk identifier: 0x61d9b02b

Device     Boot Start     End Sectors  Size Id Type
/dev/sdb1  *     8192 6963199 6955008  3.3G 83 Linux

Command (m for help): d     <= 기존에 만들어져 있는 파티션을 제거하자.
Selected partition 1
Partition 1 has been deleted.

Command (m for help): p
Disk /dev/sdb: 3.7 GiB, 3965190144 bytes, 7744512 sectors
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disklabel type: dos
Disk identifier: 0x61d9b02b

Command (m for help): n   <= 새로운 첫번째 파티션(크기: 32MB)을 만들자.
Partition type
   p   primary (0 primary, 0 extended, 4 free)
   e   extended (container for logical partitions)
Select (default p): p
Partition number (1-4, default 1): 1
First sector (2048-7744511, default 2048): <Enter>
Last sector, +sectors or +size{K,M,G,T,P} (2048-7744511, default 7744511): +32M

Created a new partition 1 of type 'Linux' and of size 32 MiB.

Command (m for help): p
Disk /dev/sdb: 3.7 GiB, 3965190144 bytes, 7744512 sectors
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disklabel type: dos
Disk identifier: 0x61d9b02b

Device     Boot Start   End Sectors Size Id Type
/dev/sdb1        2048 67583   65536  32M 83 Linux

Command (m for help): n   <= 나머지 영역 전체를 사용하는 두번째 파티션을 만들자.
Partition type
   p   primary (1 primary, 0 extended, 3 free)
   e   extended (container for logical partitions)
Select (default p): p
Partition number (2-4, default 2): 2
First sector (67584-7744511, default 67584):
Last sector, +sectors or +size{K,M,G,T,P} (67584-7744511, default 7744511): <Enter>

Created a new partition 2 of type 'Linux' and of size 3.7 GiB.

Command (m for help): p
Disk /dev/sdb: 3.7 GiB, 3965190144 bytes, 7744512 sectors
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disklabel type: dos
Disk identifier: 0x61d9b02b

Device     Boot Start     End Sectors  Size Id Type
/dev/sdb1        2048   67583   65536   32M 83 Linux
/dev/sdb2       67584 7744511 7676928  3.7G 83 Linux

Command (m for help): a   <= 첫번째 파티션을 bootable(active) 상태로 설정하자.
Partition number (1,2, default 2): 1

The bootable flag on partition 1 is enabled now.

Command (m for help): t     <= 첫번째 파티션의 type을 Win95 FAT32로 변경하자.
Partition number (1,2, default 2): 1
Partition type (type L to list all types): c

Changed type of partition 'Linux' to 'W95 FAT32 (LBA)'.

Command (m for help): p
Disk /dev/sdb: 3.7 GiB, 3965190144 bytes, 7744512 sectors
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disklabel type: dos
Disk identifier: 0x61d9b02b

Device     Boot Start     End Sectors  Size Id Type
/dev/sdb1  *     2048   67583   65536   32M  c W95 FAT32 (LBA)
/dev/sdb2       67584 7744511 7676928  3.7G 83 Linux

Command (m for help): w    <= 지금까지 설정한 내용을 저장하고 fdisk를 종료하자.
The partition table has been altered.
Calling ioctl() to re-read partition table.
Syncing disks.

$ sudo mkfs.vfat -n "BOOT" /dev/sdb1   <= 첫번째 파티션을 DOS format(vfat) 하자.
mkfs.fat 3.0.28 (2015-05-16)

$ sudo mkfs.ext4 -L "ROOT" /dev/sdb2   <= 두번째 파티션을 ext4 format 하자.
mke2fs 1.42.13 (17-May-2015)
Creating filesystem with 959616 4k blocks and 240000 inodes
Filesystem UUID: 8f110843-fb0d-422e-89a9-7a3ea8a3494c
Superblock backups stored on blocks:
32768, 98304, 163840, 229376, 294912, 819200, 884736

Allocating group tables: done                          
Writing inode tables: done                          
Creating journal (16384 blocks): done
Writing superblocks and filesystem accounting information: done


$ sudo mount /dev/sdb1 /media/chyi/BOOT/   <= 첫번째 파티션을 mount 한다.
$ sudo mount /dev/sdb2 /media/chyi/ROOT/   <= 두번째 파티션을 mount 한다.


$ cd  .../poky/build_bbb/tmp/deploy/images/beaglebone
   => yocto의 output 디렉토리로 이동한다.
   => yocto 대신, buildroot의 결과물(outout/images 디렉토리)을 이용해도 된다.

$ sudo cp ./MLO /media/chyi/BOOT/
$ sudo cp u-boot.img /media/chyi/BOOT/
$ sudo cp ./uImage /media/chyi/BOOT/
$ sudo cp ./am335x-boneblack.dtb /media/chyi/BOOT/
$ sudo tar -xf ./core-image-sato-beaglebone.tar.bz2 -C /media/chyi/ROOT/

주의) core-image-sato-beaglebone.tar.bz2 내(boot/ 디렉토리)에는 이미 uImage와 dtb file이 포함되어 있으나, 여기서는 편의상 첫번째 파티션에 uImage, dtb 파일을 복사하고, 이 파일을 이용하여 부팅하도록 하겠다.

$ ls -l /media/chyi/BOOT/
합계 5776
-rwxr-xr-x 1 root root   69868 12월 27 18:11 MLO
-rwxr-xr-x 1 root root  403156 12월 27 18:11 u-boot.img
-rwxr-xr-x 1 root root 5405096 12월 27 18:12 uImage
-rwxr-xr-x 1 root root   31516 12월 27 18:12 am335x-boneblack.dtb

$ sudo vi /media/chyi/BOOT/uEnv.txt
   => u-boot setenv 설정을 대신하여, uEnv.txt 파일을 만들도록 하자.


bootargs=console=ttyO0,115200n8 root=/dev/mmcblk0p2 mem=128M rootwait
bootcmd=mmc rescan; fatload mmc 0 0x82000000 uImage;  fatload mmc 0 0x80f00000 am335x-boneblack.dtb; bootm 0x82000000 - 0x80f00000
uenvcmd=boot

참고) u-boot 환경 변수는 setenv 명령으로 지정할 수 있으나, 위와 같이 uEnv.txt 파일을 이용하여 지정할 수도 있다. 이 경우, 이미 setenv로 지정된 동일한 환경 변수가 있다면, uEnv.txt의 내용으로 overring된다.

=== 여기서 잠깐 ! u-boot 명령 소개================================================
fatload mmc 0:1 0x82000000 uImage
  => fatload는 SD card 상의 FAT file system으로 format된 파티션으로 부터 file을 읽어드리는 명령임.
  => 사용법: fatload <interface> [<dev[:part]> [<addr> [<filename> [bytes [pos]]]]]
  => 0:1은 first device의 first partition을 의미함(partition은 1부터 시작함)
  => 정리하자면, 이 명령은 mmc device의 첫번째 partition에 있는 uImage 파일을 RAM의 0x82000000 번지로 loading함을 의미함.

bootm 0x82000000 - 0x80f00000
   => bootm명령 사용법: bootm [address of kernel] [address of ramdisk: filesize] paddress of dtb]
   => RAM에 올려져 있는 kernel(uImage), ramdisk rootfs, dtb 등을 이용하여 실제 booting을 시도하는 명령임.
   => ramdisk rootfs는 사용하지 않으므로, 그 자리에 '-' 를 대신 입력해 준다. 안그러면, dtb를 ramdisk로 오해할 수 있으니 ...
========================================================================

$ sudo umount /dev/sdb1
$ sudo umount /dev/sdb2
   => 앞서 실행한 mount 명령을 해제한다.


4. SD card로 부팅하기
3절에서 준비한 SD card를 BeagleBone Black에 삽입한 후, 부팅을 시도해 보도록 하자.

그림 4.1 microSD card를 장착한 BeagleBone Black


그림 4.2 SD card를 이용하여 부팅하는 모습 


그림 4.3 부팅 후, ps 실행 모습 

참고) BeagleBone Black는 eMMC(MMC1), microSD(MMC0), UART, USB 등으로 부팅이 가능하다. 자세한 사항은 참고 문헌 [3]을 참조하기 바란다.

그림 4.4 BeagleBone Boot Configuration


이상으로 Yocto Project와 BuildRoot를 BeagleBone Black에 적용하는 과정을 간략히 정리해 보았다. BeagleBone Black에 관한 추가 사항은 이전 post 내용(2년전에 올린 내용이긴 하지만)을  참조해 보기 바란다.



References
1. Using Yocto Project with BeagleBone Black, PACKT Publishing.
2. http://processors.wiki.ti.com/index.php/AM335x_U-Boot_User's_Guide
3. BeagleBone Black System Reference Manual, beagleboard.org
4. yocto-labs.pdf - Free Electrons.
5. http://www.jumpnowtek.com/beaglebone/Working-on-the-BeagleBone-kernel.html

Slowboot