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2016年2月20日

yocto for ZynqMP

ZynqMP勉強会

AQUAXIS TECHNOLOGY石原 ひでみ

2今日は何の話？

　　ZynqMP用　俺々　Linuxディストリビューションを構築してみた

　　　　って、話です。

3ZynqMPとは

Zynq-7000 SoCDual-core ARM® Cortex -A9 MPCore with CoreSight up to 1GHz™ ™ ™DDR3, DDR3L, DDR2, LPDDR2USB 2.0, Gigabit Ethernet, SD/SDIORSA, AES, and SHA, ARM® TrustZone®

Zynq UltraScale+ MPSoCQuad-core ARM® Cortex -A53 MPCore up to 1.5GHz™Dual-core ARM® Cortex -R5 MPCore up to 600MHz™GPU ARM® Mali -400 MP2 up to 667MHz, ™Video Codec supporting H.264-H.265DDR4, LPDDR4, DDR3, DDR3L, LPDDR3PCIe® Gen2, USB3.0, SATA 3.1, DisplayPort, Gigabit Ethernet, SD/SDIORSA, AES, and SHA, ARM® TrustZone®

4ZynqMPにどんなアプリを載せる？

AP – Application Processor（Cortex-A53）　⇒　リッチなOS　　　⇒　Linuxだけ？

RP – Realtime Processor（Cortex-R5）　⇒　もちろん、Readtime系OSだろう。　　　⇒　freertosとか？

Zynq-7000だと　Cortex-A9の一つをLinux、もう一つをRTOSとか　Cortex-A9をLinux、microbalzeでRTOSとか

　　という面倒な選択肢しかなかったが・・・

　　　ZynqMPだとOSやアプリの構成も楽になるのかな？

5どのLinuxディストリビューションを使う？

　　　　　　　　　　　ずばり、yoctoでしょ！

6PetaLinuxじゃダメなの？

　　　　　　　　　　別にいいと思うけど・・・

7yoctoとは

組込みシステム用Linuxディストリビューションを　　　　　　　　　　　　　　　　構築するためのフレームワーク

Intel、Ti、NXP(freescale)、Raspberry Pi、Altera、Xilinxなどの組込みCPUシステム向け、Linuxディストリビューションが構築できる。

● Linuxベース環境● Gstreamerなどマルチメディア環境● Android環境● Qt5環境● IVI(車載系)環境● その他、いろいろ・・・

8なぜ、yoctoなのか？

メーカ提供のLinuxディストリビューションを利用すると・・・

● Linux Kernelのバージョンが古い● コンパイラのバージョンが古い● ミドルウェアやライブラリのバージョンが古い● アプリケーションのバージョンが古い

だいたい、こういうところで悩まされる。

● 新しいパッケージをインストールしようとすると依存関係に悩む● 新しいデバイスに対応していない● メーカはサポートしてくれない（あくまでサンプル提供）

9yoctoの魅力

最新かつ多くのOSSの俺々Linuxディストリビューションを　　　　　　　　　　　　　　　　　　　素早く構築することが出来る。

世界中の組込みエンジニアが使用していてコミュニティが活発に　　　　　　　　　　　　活動しているのでバグ・アップデートも素早い。

● 最新のアプリケーションを使用したLinuxディストリビューションを構築できること。

● 世の中の最新OSSを使用できること● 必要なパッケージだけ組み込めること（依存関係も解決して）● 素早くLinux環境とクロス開発環境を整備できること

yoctoはコミュニティも盛んでこういったところを解決しやすい。

10yoctoを使う理由

何かを作る⇒バグで悩む⇒リリースが遅い

で、悩むよりも

あるものを使う⇒バグ取りを手伝ってもらう⇒早くリリースする

11yoctoキーワードPoky:

Yocto Project Reference

BitBake:Build Engine

Hob:GUI for BitBake

OpenEmbedded Core:Shared Base Layer of Recipes and Classes

ADT(Application Development Toolkit):Development environment

Eclipse IDE Plugin:ADT into the Eclipse IDE

Matchbox:X Window-based open source graphical UI for Embedded

12yocto build workflow

13yocto 構成

絵は削除しています。

14yocto Layers

15yocto project

https://www.yoctoproject.org/

yocto project とはオープンソースのコラボレーション・プロジェクトであり、組み込み製品のための Linuxベースのカスタム・システムをハードウェア・アーキテクチャーに関わらず構築するためのテンプレート、ツール、手段を提供しています。対応アーキテクチャーは x86(32bit & 64bit)、ARM、PowerPC、MIPS などなど多岐に渡ります。

16Openembedded project

http://www.openembedded.org/wiki/Main_Page

OpenEmbedded Project とは組み込み機器用のLinux ディストリビューションを作るためのソフトウェアフレームワーク

BirBake レシピの集合として維持、開発をしておりパッケージのソースのURL、依存関係、コンパイルオプション、インストールオプションをまとめたものであるビルドする場合にはこれらの情報を使用して、依存関係を解決し、パッケージをクロスコンパイルし、パックし、ターゲット機器にインストールできるようにします。

ルートファイルシステムとカーネルを含んだ完全なイメージを作成することもできる。最初の段階として、フレームワークはターゲット・プラットフォーム用のクロスコンパイル・ツールチェーンをビルドします。

17yoctoの設定

設定するのはここ

build/conf/bblayers.confbuild/conf/local.conf

もっと、食い込むならmeta-俺々(俺々レシピ)を作ればいい！

Zynq-7000 ＋ Cyclone V SoCのハイブリッドLinuxディストリビューション

　　　　　　Xilteraディストリビューション提供中！

18ZynqMPのLinuxディストリビューション

XilinxのWiki

http://www.wiki.xilinx.com/Yocto+for+zynqmp

とりあえず、ここを見ればyoctoでZynqMP用Linuxディストリビューションを構築することが出来る。標準的なビルド手順とかここに書いているので迷うことはないだろう。

19ZynqMP用linaroビルド

今回はyoctoではなく、linaroでLinuxディストリビューションを構築！

linaroの魅力？

● ARMに特化していること● ARMバイナリが少し小さくなること● ARMバイナリが少し速くなること

20linaro

http://www.linaro.org/

ARM アーキテクチャー採用の CPU コアで動作する Linux の最適化を実施している非営利団体

英 ARM 社、米 Freescale Semiconductor 社、米 IBM 社、韓国 Samsung Electoronics 社、スイスST-Ericsson 社、米 Texas Instruments 社が2010 年 6 月に Linaro を設立

ARM アーキテクチャのSoC 向けに Linux の最適化を開始、成果物を 6 ヶ月単位で提供しています。

最近は月 1 回のリリースもされているようです。

21ZynqMP linaroのビルド

yoctoだけであれば、

% git clone git://git.yoctoproject.org/poky.git% cd poky% git clone git://git.yoctoproject.org/meta-xilinx.git

linaroの場合、

% git clone git://git.yoctoproject.org/poky.git% cd poky% git clone git://git.linaro.org/openembedded/meta-linaro.git% git clone git://git.openembedded.org/meta-openembedded

そして、meta-xilinxはyocto projectのレシピファイルではなく、GithubのXilinxリポジトリを使用してみた。

% git clone git://git.yoctoproject.org/meta-xilinx.git↓% git clone git://github.com/Xilinx/meta-xilinx.git

22変更ファイル

conf/bblayes.conf

BBLAYERS += " <DIRECTORY>/poky/meta-xilinx "BBLAYERS += " <DIRECTORY>/poky/meta-openembedded/meta-oe "BBLAYERS += " <DIRECTORY>/poky/meta-openembedded/meta-networking "BBLAYERS += " <DIRECTORY>/poky/meta-openembedded/meta-python "BBLAYERS += " <DIRECTORY>/poky/meta-linaro/meta-linaro "BBLAYERS += " <DIRECTORY>/poky/meta-linaro/meta-linaro-toolchain "

conf/local.conf

MACHINE ?= "ep108-zynqmp"

当然、linaroのツールチェーンを使ってみた。

GCCVERSION = "linaro-5.2"SDKGCCVERSION = "linaro-5.2"PREFERRED_PROVIDER_eglibc = "eglibc"

23ep108って、なにもの？

たぶん、これなのかな？

Xilinx Virtex UltraScale FPGA VCU108 Evaluation Kithttp://www.xilinx.com/products/boards-and-kits/ek-u1-vcu108-g.html

これに近いらしい。

Price:$5,995 ⇒ $5,495 = 約65万円Part Number: EK-U1-VCU108-G

でも、これVirtexだよ？

24Linuxディストリビューションのビルド

必要最低限のLinuxディストリビューションを構築するなら

% bitbake core-image-minimal

X Window＋Matchboxにするなら

% bitbake core-image-sato-sdk

linaroの最小限なら・・・

% bitbake linaro-image-minimal

作成できるディストリビューションイメージはたくさんあるので、自分自身のシステムにあうのを探すのが良いだろう。

25生成物は？

build/tmp/deploy/images/ep108-zynqmpにできる

core-image-minimalならcore-image-minimal-ep108-zynqmp.cpiocore-image-minimal-ep108-zynqmp.cpio.gz.u-bootcore-image-minimal-ep108-zynqmp.cpio.u-bootcore-image-minimal-ep108-zynqmp.tar.gz

linaro-image-minimalならlinaro-image-minimal-ep108-zynqmp.cpiolinaro-image-minimal-ep108-zynqmp.cpio.gz.u-bootlinaro-image-minimal-ep108-zynqmp.cpio.u-bootlinaro-image-minimal-ep108-zynqmp.tar.gz

Image-ep108-zynqmp.binImage-zynqmp-ep108.dtbmodules-ep108-zynqmp.tgz

u-boot-ep108-zynqmp.binu-boot-ep108-zynqmp.elf

26イメージの実行

実機を持っていないのでQEMU環境で確認

./tmp/sysroots/x86_64-linux/usr/bin/qemu-system-aarch64 \ -M xlnx-ep108 -nographic -m 512 \ -kernel ./tmp/deploy/images/ep108-zynqmp/Image \ -initrd ./tmp/deploy/images/ep108-zynqmp/linaro-image-minimal-ep108-zynqmp.cpio \ -dtb ./tmp/deploy/images/ep108-zynqmp/Image-zynqmp-ep108.dtb

メモリが足りない場合は、core-image-minimalで試そう

./tmp/sysroots/x86_64-linux/usr/bin/qemu-system-aarch64 \ -M xlnx-ep108 -nographic \ -kernel ./tmp/deploy/images/ep108-zynqmp/Image \ -initrd ./tmp/deploy/images/ep108-zynqmp/core-image-minimal-ep108-zynqmp.cpio \ -dtb ./tmp/deploy/images/ep108-zynqmp/Image-zynqmp-ep108.dtb

27起動ログ

起動ログPoky (Yocto Project Reference Distro) 2.0+snapshot-20160208 ep108-zynqmp /dev/ttyPS0

uname[ 0.000000] Linux version 4.1.16-yocto-standard (hidemi@saturn) (gcc version 5.2.1 20151005 (Linaro GCC 5.2-2015.11) ) #2 SMP PREEMPT Tue Feb 9 10:57:39 JST 2016

/proc/cpuinfoprocessor : 0Features : fp asimd evtstrm aes pmull sha1 sha2 crc32CPU implementer : 0x41CPU architecture: 8CPU variant : 0x0CPU part : 0xd03CPU revision : 4

processor : 1Features : fp asimd evtstrm aes pmull sha1 sha2 crc32CPU implementer : 0x41CPU architecture: 8CPU variant : 0x0CPU part : 0xd03CPU revision : 4

processor : 2Features : fp asimd evtstrm aes pmull sha1 sha2 crc32CPU implementer : 0x41CPU architecture: 8CPU variant : 0x0CPU part : 0xd03CPU revision : 4

processor : 3Features : fp asimd evtstrm aes pmull sha1 sha2 crc32CPU implementer : 0x41CPU architecture: 8CPU variant : 0x0CPU part : 0xd03CPU revision : 4

確かに4コアを認識した。それって、当たり前で面白くない。Cortex-R5のコードは作れないのか？

28QEMUを動かしてみる

　　　　　　　　　実際に動かしてみましょう

29懸案事項：Cortex-R5の環境は？

yoctoはあくまでLinuxディストリビューションを構築するフレームワーク。

Cortex-R5までLinux化する必要はないだろう。

では、Cortex-R5の環境は？

SDKは生成できるので、freeRTOSをインストールするレシピを作成するか？

Cortex-A53(ARMv8-A)http://www.arm.com/ja/products/processors/cortex-a/cortex-a53-processor.php

Cortex-R5(ARMv7-R)http://www.arm.com/ja/products/processors/cortex-r/cortex-r5.php

Cortex-A9(ARMv7-A)http://www.arm.com/ja/cortex-a9.php

30懸案事項：コア間通信

コア間通信

Cortex-A53にリッチなLinux。Cortex-R5はもちろん、freertosだろう。

コア間通信が重要になるかな？

ここまでyoctoで構築できるかな？

31おしまい

おしまい