電気回路/zynq/Device Tree Overlay

(24d) 更新

公開メモ

リブートしなくても Device Tree を変更できるらしい

Device Tree Overlay という機能を使うと、 Linux をリブートしなくても Device Tree を変更できるらしいです。

http://qiita.com/ikwzm/items/ec514e955c16076327ce

さらに、FPGA のロードまで Linux の起動後に行うようにすれば、 Linux をリブートせずともロジックの書き換え&利用が可能になります???

PetaLinux で利用可能な Xilinx Linux Kernel 4.6.0 では、 menuconfig からチェックを付けるだけで Device Tree Overlay が使えるようになります。 電気回路/zynq/Petalinux のカスタマイズ#u43d03eb

ということで、試してみます。

情報

dtc に -@ を付けて、unresolved reference を許可できる話など
https://www.raspberrypi.org/documentation/configuration/device-tree.md
ん? "dtc: invalid option -- '@'" となる???(Version: DTC 1.4.0)

configfs だけで使える?

http://qiita.com/ikwzm/items/ec514e955c16076327ce

こちら↑では configfs だけで使えればいいのに、といいつつ独自の dtbocfg を作って使っていたのですが、4.6.0-xilinx ではどうか、まず試してみました。

menuconfig の File System ---> Pseudo filesystems ---> {M} Userspace-driven configuration filesystem で configfs を有効にして、

LANG:console
$ sudo modprobe configfs
$ mount | grep configfs
 configfs on /sys/kernel/config type configfs (rw,relatime)
$ ls /sys/kernel/config
 /sys/kernel/config
$ sudo mkdir -p /sys/kernel/config/device-tree/overlays/test
 mkdir: cannot create directory ‘/sys/kernel/config/device-tree’: Operation not permitted

どうやらまだできないようです?

dtbocfg のビルド

そこで、

http://qiita.com/ikwzm/items/ec514e955c16076327ce

の dtbocfg を使わせてもらうことにします。

ビルドにカーネルソースを必要とするので、PetaLinux のクロスコンパイル環境を 使ってビルドしました。

LANG:console
$ cd ~/z-turn
$ git clone https://github.com/ikwzm/dtbocfg.git
$ cd dtbocfg
$ ls
 Makefile  Readme.md  dtbocfg.c  dtbocfg.rb
$ cat Makefile
 ARCH            := arm
 KERNEL_SRC_DIR  ?= /lib/modules/$(shell uname -r)/build
 ifeq ($(shell uname -m | sed -e s/arm.*/arm/),arm)
 else
   CROSS_COMPILE  ?= arm-linux-gnueabihf-
 endif
 
 obj-m := dtbocfg.o
 
 all:
         make -C $(KERNEL_SRC_DIR) ARCH=$(ARCH) CROSS_COMPILE=$(CROSS_COMPILE) M=$(PWD) modules
 
 clean:
         make -C $(KERNEL_SRC_DIR) ARCH=$(ARCH) CROSS_COMPILE=$(CROSS_COMPILE) M=$(PWD) clean
$ petalinux-setup
$ arm-linux-gnueabihf-gcc --version
 arm-linux-gnueabihf-gcc (Linaro GCC 5.2-2015.11-2) 5.2.1 20151005
 Copyright (C) 2015 Free Software Foundation, Inc.
 This is free software; see the source for copying conditions.  There is NO
 warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.
$ ls ~/z-turn/zturn-v2016.4/kernel-source
 COPYING        Makefile        block     include  modules.builtin  sound
 CREDITS        Module.symvers  certs     init     modules.order    tools
 Documentation  README          crypto    ipc      net              usr
 Kbuild         REPORTING-BUGS  drivers   kernel   samples          virt
 Kconfig        System.map      firmware  lib      scripts          vmlinux
 MAINTAINERS    arch            fs        mm       security         vmlinux.o
$ make KERNEL_SRC_DIR=~/z-turn/zturn-v2016.4/kernel-source
 make -C /home/osamu/z-turn/zturn-v2016.4/kernel-source ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- M=/home/osamu/z-turn/dtbocfg modules
 make[1]: ディレクトリ '/home/osamu/z-turn/zturn-v2016.4/kernel-source' に入ります
   CC [M]  /home/osamu/z-turn/dtbocfg/dtbocfg.o
   Building modules, stage 2.
   MODPOST 1 modules
   CC      /home/osamu/z-turn/dtbocfg/dtbocfg.mod.o
   LD [M]  /home/osamu/z-turn/dtbocfg/dtbocfg.ko
 make[1]: ディレクトリ '/home/osamu/z-turn/zturn-v2016.4/kernel-source' から出ます
$ ls
 Makefile        Readme.md  dtbocfg.ko     dtbocfg.mod.o  dtbocfg.rb
 Module.symvers  dtbocfg.c  dtbocfg.mod.c  dtbocfg.o      modules.order
$ sudo cp dtbocfg.ko (path)

dtbocfg を組み込む

電気回路/zynq/Petalinux のカスタマイズ#u43d03eb でビルドしたカーネルと、 PetaLinux で作られた標準の .dtb を使って z-turn ボードを起動し、dtbocfg.ko の読み込みを試しました。

LANG:console
$ uname -a
 Linux xenial-zynq 4.6.0-xilinx #1 SMP PREEMPT Fri Feb 24 07:17:45 JST 2017 armv7l armv7l armv7l GNU/Linux
$ ls dtbocfg.ko
 dtbocfg.ko
$ sudo insmod dtbocfg.ko
 insmod: ERROR: could not insert module dtbocfg.ko: Unknown symbol in module
$ # 肝心の symbol 名が表示されない???
$ sudo tail /var/log/kern.log
 Mar  2 15:54:08 xenial-zynq kernel: dtbocfg: Unknown symbol config_group_init (err 0)
 Mar  2 15:54:08 xenial-zynq kernel: dtbocfg: Unknown symbol configfs_register_group (err 0)
 Mar  2 15:54:08 xenial-zynq kernel: dtbocfg: Unknown symbol configfs_unregister_subsystem (err 0)
 Mar  2 15:54:08 xenial-zynq kernel: dtbocfg: Unknown symbol configfs_register_subsystem (err 0)
 Mar  2 15:54:08 xenial-zynq kernel: dtbocfg: Unknown symbol config_group_init_type_name (err 0)
 Mar  2 15:54:08 xenial-zynq kernel: dtbocfg: Unknown symbol config_item_init_type_name (err 0)
 Mar  2 15:54:08 xenial-zynq kernel: dtbocfg: Unknown symbol config_item_put (err 0)
 Mar  2 15:54:08 xenial-zynq kernel: dtbocfg: Unknown symbol configfs_unregister_group (err 0)
$ sudo modprobe configfs
$ sudo insmod dtbocfg.ko
$ ls -d /sys/kernel/config/device-tree/overlays
 /sys/kernel/config/device-tree/overlays

うまくいった。

dtbo の準備

電気回路/zynq/AXI4-LiteスレーブIPの動作テスト#ee317ba8 で試した accesstest IP に対する uio ブロックを設定します。

LANG:console
$ cat > accesstest-uio.dts
 /dts-v1/;
 /{
     fragment@0 {
          target-path = "/amba";
         __overlay__ {
             #address-cells = <0x1>;
             #size-cells = <0x1>;
             accesstest@43c00000 {
                 compatible = "generic-uio";
                 reg = <0x43c00000 0x1000>;
                 interrupts = <0 57 0>;
                 interrupt-parent = <3>;
             };
         };
     };
 };
 ^D
$ dtc -O dtb -o accesstest-uio.dtbo accesstest-uio.dts
$ ls
 accesstest-uio.dtbo  accesstest-uio.dts  dtbocfg.ko

dtb の組み込み

LANG:console
$ sudo mkdir /sys/kernel/config/device-tree/overlays/accesstest
$ ls /sys/kernel/config/device-tree/overlays/accesstest
 dtbo  status
$ sudo cp accesstest-uio.dtbo /sys/kernel/config/device-tree/overlays/acesstest/dtbo
$ sudo echo 1 > /sys/kernel/config/device-tree/overlays/accesstest/status
 -bash: /sys/kernel/config/device-tree/overlays/accesstest/status: Permission denied
$ sudo bash -c "echo 1 > /sys/kernel/config/device-tree/overlays/accesstest/status"
$ ls /dev/uio*
 ls: cannot access '/dev/uio*': No such file or directory
$

あれ?うまくいかない。

まずは普通に組み込めるかテスト

LANG:console
$ dtc -I dtb -O dts -o devicetree.dts /boot/devicetree.dtb
$ jed devicetree.dts
 amba {
   compatible = "simple-bus";
   #address-cells = <0x1>;
   #size-cells = <0x1>;
   interrupt-parent = <0x3>;
   ranges;

+  accesstest@43c00000 {
+      compatible = "generic-uio", "uio", "uio_pdrv";
+      reg = <0x43c00000 0x1000>;
+      interrupts = < 0 57 0 >;
+      interrupt-parent = <0x3>;
+  };
$ sudo dtc -O dtb -o /boot/devicetree.dtb devicetree.dts
$ sudo reboot
...
Login: osamu
Password: ************
$ ls /dev/uio*
 ls: cannot access '/dev/uio*': No such file or directory
$ grep uio /lib/modules/4.6.0-xilinx/modules.builtin
 kernel/drivers/uio/uio.ko
 kernel/drivers/uio/uio_pdrv_genirq.ko
 kernel/drivers/uio/uio_xilinx_apm.ko
$ ls -ld /sys/class/uio/
 drwxr-xr-x 2 root root 0  3月  2 16:50 /sys/class/uio/

こっちの問題か orz

カーネルドライバは入っているし、/sys には uio クラスが登録されているけれど、 /dev/uio* が見つからない。

https://forum.digilentinc.com/topic/2719-how-to-register-my-device-as-uio-on-petalinux/#comment-9553

bootargs に uio_pdrv_genirq.of_id=generic-uio を追加しないとね

なんだって?

LANG:console
$ sudo jed /boot/uEnv.txt
 - bootargs=console=ttyPS1,115200 root=/dev/mmcblk0p2 noinitrd rw earlyprintk rootfstype=ext4 devtmpfs.mount=0
 + bootargs=console=ttyPS1,115200 root=/dev/mmcblk0p2 noinitrd rw earlyprintk rootfstype=ext4 devtmpfs.mount=0 uio_pdrv_genirq.of_id=generic-uio
$ sudo reboot
...
Login: osamu
Password: *********
$ ls /dev/uio*
 /dev/uio0

うまく行ったけど・・・これは何のおまじないなんだぜ?

ググってみると、Linux Kernel 全体との整合性のために 最近の kernel では uio モジュールで compatible が使えなくなったため、 その対応がこれなんだとか?
結局、何を言っているのかわからない。

https://forums.xilinx.com/t5/Embedded-Linux/generic-UIO-broken/td-p/564259
https://github.com/Xilinx/linux-xlnx/commit/7ebd62dbc727ef343b07c01c852a15fc4d9cc9e5

overlay を試すため、一旦 /boot/devicetree.dtb を元に戻す。

LANG:console
$ jed devicetree.dts
 amba {
   compatible = "simple-bus";
   #address-cells = <0x1>;
   #size-cells = <0x1>;
   interrupt-parent = <0x3>;
   ranges;

-  accesstest@43c00000 {
-      compatible = "generic-uio", "uio", "uio_pdrv";
-      reg = <0x43c00000 0x1000>;
-      interrupts = < 0 57 0 >;
-      interrupt-parent = <0x3>;
-  };
$ sudo dtc -O dtb -o /boot/devicetree.dtb devicetree.dts
$ sudo reboot
Login: osamu
Password: *********
$ ls /dev/uio*
 ls: cannot access '/dev/uio*': No such file or directory

うまくいった

LANG:console
$ sudo modprobe configfs
$ sudo insmod dtbocfg.ko
$ sudo mkdir /sys/kernel/config/device-tree/overlays/accesstest
$ sudo dtc -O dtb -o /sys/kernel/config/device-tree/overlays/accesstest/dtbo accesstest-uio.dts
$ sudo bash -c "echo 1 > /sys/kernel/config/device-tree/overlays/accesstest/status"
$ ls /dev/uio*
 /dev/uio0
$ sudo bash -c "echo 0 > /sys/kernel/config/device-tree/overlays/accesstest/status"
$ ls /dev/uio*
 ls: cannot access '/dev/uio*': No such file or directory

おお、自由自在!

dtbocfg.rb を使う

LANG:console
$ jed dtbocfg.rb
 - CONFIG_OF_OVERLAY_PATH = "/config/device-tree/overlays/"
 + CONFIG_PATH = "/sys/kernel/config/"
 + CONFIG_OF_OVERLAY_PATH = "/sys/kernel/config/device-tree/overlays/"
 + DTBOCFG_KO_PATH = File.join(File.expand_path(File.dirname(__FILE__)), 'dtbocfg.ko')
 ...
   def initialize(device_name)
 +   insmod unless File.exists? CONFIG_OF_OVERLAY_PATH
 +
     @device_name              = device_name
     @device_tree_overlay_path = CONFIG_OF_OVERLAY_PATH + device_name
     @debug                    = false
   end
 
 + def insmod
 +   system "modprobe configfs" unless File.exists? CONFIG_PATH
 +   system "insmod #{DTBOCFG_KO_PATH}" unless File.exists? CONFIG_OF_OVERLAY_PATH
 + end
 +
   def create
$ ruby 
 -bash: ruby: command not found
$ sudo apt install ruby
$ sudo ruby dtbocfg.rb --install accesstest --dts accesstest-uio.dts
$ ls /dev/uio*
 /dev/uio0
$ sudo ruby dtbocfg.rb --stop accesstest
$ ls /dev/uio0
 ls: cannot access '/dev/uio0': No such file or directory
$ sudo cp dtbocfg.rb /usr/local/bin
$ sudo cp dtbocfg.ko /usr/local/bin
$ alias dtbocfg="sudo ruby /usr/local/bin/dtbocfg.rb"
$ dtbocfg --start accesstest
$ ls /dev/uio0
 /dev/uio0
$ cat >> ~/.bashrc
alias dtbocfg="sudo ruby /usr/local/bin/dtbocfg.rb"
^D
$

コマンド一発で直接 dts を読み込めて、とても便利

カーネルに含めてしまいたい?

modprobe や insmode をしたくなければカーネルに含めてしまえば良い

configfs の modprobe が必要になるのは、 カーネル設定でモジュールを選ぶ際に {M} としていたため。
これを {*} にすれば、modprobe configfs は必要なくなります。

同様に dtbocfg をカーネルモジュールとするには、、、
http://manual.atmark-techno.com/dist/atmark-dist_developers_guide_ja-1.0.7/ch11
のようにすればいいみたい?

Makefile が黒魔術だ。

後で調べる。

コメント・質問





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