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3\. Mai 2021

**Praktische Versuche mit dem Beagle Bone Black**

.. contents::
.. sectnum::

Lokaler Arbeitsbereich auf SSD
------------------------------

NICHT IM HOME-VERZEICHNIS DES RZ KOMPILIEREN!!!

Verwende lokale SSD Platte des Rechners **elinux-remote**, oder ihren eigene Rechner

Jede/Jeder legt sich Arbeitsbereich an nach dem Muster

**/home/elinux_work/<nachname> + "_" + <vorname[0]>**

Beispiele: 

- ``/home/elinux_work/hoegl_h``
- ``/home/elinux_work/schaeferling_m``

Achtung: Gesamte Partition hat ca. 500 GByte frei. Bei 25 Teilnehmern waeren das ca. 20 GByte je TN. Das reicht zum Kompilieren von U-Boot, Kernel, Buildroot. Beim Kompilieren von Yocto fallen bis zu 60 GByte Daten an. Das kann dann natuerlich nicht jeder zur gleichen Zeit machen. Der Kompiliervorgang dauert auch 
mehrere Stunden!


U-Boot kompilieren
------------------

An Anleitungen von **Robert C. Nelson** halten. Er Applikationsingenieur bei Texas Instruments und hat 
praktisch das komplette Linux auf AM335x angepasst.

https://forum.digikey.com/t/debian-getting-started-with-the-beaglebone-black/12967

.. code-block:: text

  sudo apt install bison

  wget -c https://releases.linaro.org/components/toolchain/binaries/6.5-2018.12/arm-linux-gnueabihf/gcc-linaro-6.5.0-2018.12-x86_64_arm-linux-gnueabihf.tar.xz
  tar xf gcc-linaro-6.5.0-2018.12-x86_64_arm-linux-gnueabihf.tar.xz
  export CC=`pwd`/gcc-linaro-6.5.0-2018.12-x86_64_arm-linux-gnueabihf/bin/arm-linux-gnueabihf-

  git clone -b v2019.04 https://github.com/u-boot/u-boot --depth=1

  wget -c https://github.com/eewiki/u-boot-patches/raw/master/v2019.04/0001-am335x_evm-uEnv.txt-bootz-n- 
 fixes.patch
  wget -c https://github.com/eewiki/u-boot-patches/raw/master/v2019.04/0002-U-Boot-BeagleBone-Cape- 
  Manager.patch
  cd u-boot/
  patch -p1 < 0001-am335x_evm-uEnv.txt-bootz-n-fixes.patch
  patch -p1 < ../0001-am335x_evm-uEnv.txt-bootz-n-fixes.patch
  patch -p1 < ../0002-U-Boot-BeagleBone-Cape-Manager.patch

  make ARCH=arm CROSS_COMPILE=${CC} distclean
  make ARCH=arm CROSS_COMPILE=${CC} am335x_evm_defconfig
  make ARCH=arm CROSS_COMPILE=${CC}

* Wie konfiguriert man das U-Boot?


Kernel kompilieren
------------------


Anleitung von R. C. Nelson:
https://forum.digikey.com/t/debian-getting-started-with-the-beaglebone-black/12967

.. code-block:: text

  git clone https://github.com/RobertCNelson/bb-kernel
  cd bb-kernel/
  git checkout origin/am33x-v4.19 -b tmp

  Immer wieder:
  warning: konnte nicht auf '/rzhome/hhoegl/.config/git/attributes' zugreifen: Keine Berechtigung

  Installieren: lzop, 

  ./build_kernel.sh   # siehe build_kernel.log

* Wie konfiguriert man den Kernel?



Vorarbeiten zum Booten ueber TFTP/NFS
-------------------------------------

Auf dem Hostrechner ist ein TFTP Server und ein NFS Server zu installieren.

Auf dem TFTP Server wird der Kernel (uImage) und der Device Tree liegen.

Auf dem NFS Server wird das Root Filesystem liegen. Der Kernel wird am Ende des Bootvorgangs
das Root Filesystem ueber NFS mounten.


TFTP
````
 
Installiere "tftpd-hpa" Server und "tftp-hpa" Client (zum Testen).              

::

 apt install tftpd-hpa
 apt install tftp-hpa                                                                                
 man tftpd                                                                       
 man tftp                                                                        
                                                                                
 systemctl status tftpd-hpa.service                                              
                                                                                
 Konfigurationsdatei: /etc/init/tftpd-hpa.conf                                   
                                                                                
 Server Verzeichnis: /srv/tftp/                                                  
                                                                                
 Test: tftp -v 127.0.0.1 -c get <Pfad/zur/Datei>                                 
                                                                                
 Defaults::                                                                      
                                                                                
 $ cat /etc/default/tftpd-hpa                                                  
 # /etc/default/tftpd-hpa                                                      
                                                                                
 TFTP_USERNAME="tftp"                                                          
 TFTP_DIRECTORY="/srv/tftp"                                                    
 TFTP_ADDRESS=":69"                                                            
 TFTP_OPTIONS="--secure"                      


NFS
```
::

 apt install nfs-kernel-server                                                   
                                                                                
 man nfsd                                                                        
 man exports                                                                     
 man exportfs                                                                    
 man nfsstat                                                                     
 man showmount                                                                   
                                                                                
 /etc/default/nfs-kernel-server                                                  
                                                                                
 systemctl status nfs-kernel-server.service                                      
                                                                                
 /etc/exports                                                                    
                                                                                
 sudo exportfs -ra    # bei Aenderungen der /etc/exports Datei, oder Daemon      
                      # restart                                                  
                                                                                
 Beispiele fuer Eintraege in ``/etc/exports``:                                     
                                                                  
    /pfad/zu/den/dateien *(rw,sync,subtree_check)                               
    /nfs 10.11.12.1/255.255.255.0(rw,sync,no_root_squash)                       
    /media/disk/avr32-work/rootfs 10.11.12.2(rw,sync,no_root_squash,subtree_check)
    /srv/ngw100     192.168.1.2(rw,no_root_squash,sync,no_subtree_check)        

    /srv/bbb/rootfs    *(rw,no_root_squash,sync,no_subtree_check)    <=== Mein aktueller Eintrag

 Client (zum Test):                                                              
                                          
    mount -t nfs <IP>:/pfad/zu/den/dateien /mnt                                 
    sudo mount -t nfs 127.0.0.1:/srv/bbb/rootfs mnt/                            
    mount -t nfs -o nfsvers=2,nolock 10.11.12.2:/nfs /mnt                       
                                                                                
 showmount -e   # show exports           




Yocto Project, Versuch 1
------------------------

Lit.: 

- Buch von Simmonds, Kapitel 6. Am besten die 3. Auflage von 2021 nehmen (MELPv3):

  Vasquez, Simmonds, Mastering Embedded Linux Programming, 3rd edition, 2021 
  https://learning.oreilly.com/library/view/mastering-embedded-linux/9781789530384

- Artikel von Mirza Krak, "Linux IoT Development: Adjusting from a Binary OS to   
  the Yocto Project Workflow", Linux Journal, July 2019. 
                                                                  
  http://hhoegl.informatik.hs-augsburg.de/elinux/yocto/yocto-lj-300-2019.pdf  

- Building BeagleBone Systems with Yocto, August 2020. Verwendet Poky "dunfell" (= Version 3.1). 
  Hat auch Meta-Layer fuer BBB gemacht. Sehr gute Anleitung, die man nachvollziehen sollte!

  https://jumpnowtek.com/beaglebone/BeagleBone-Systems-with-Yocto.html

- Otavio Salvador, Daiane Angolini, Embedded Linux Development using Yocto Projects, 2nd edition, Packt Publishing 2017.

  https://learning.oreilly.com/library/view/embedded-linux-development/9781788470469/

.. 
   How to create your own Linux distro using Yocto, Oct 2020 - allg. Anleitung, ohne Bezug auf BBB
   https://www.fosslinux.com/43266/how-to-create-your-own-linux-distro-using-yocto.htm

- Build and deploy Yocto Linux on the Beaglebone Black (2014) - Im Prinzip okay, von den Versionen
  her natuerlich veraltet!

  https://android.serverbox.ch/?p=1273

- Prinzipiell okay, die verwendete Yocto Version ist veraltet, da der Text von 2016 ist.

  https://beagleboard.org/p/30847/yocto-on-beaglebone-black-9ae649

- Yocto Project Dokumentation

  - https://www.yoctoproject.org/docs/3.1/overview-manual/overview-manual.html
  - https://www.yoctoproject.org/docs/current/mega-manual/mega-manual.html


Installation, Konfiguration und Kompilation
```````````````````````````````````````````

Auf dem ``elinux-remote`` Rechner ist bereits Miniconda installiert im Verzeichnis ``/opt/miniconda3``. Zum Aktivieren muss die Datei ``/opt/miniconda3/bin/activate`` "gesourced" werden::

   $ source /opt/miniconda3/bin/activate

Nachher sieht man, dass sich der Shell Prompt erweitert um ``(base)``, z.B. sieht das bei 
mir so aus::

   (base) hhoegl@elinux-remote:~$

Das drückt aus, dass das Miniconda "Base Environment" aktiviert wurde.

.. note:: Python 3 installieren (Miniconda Distribution)

   ::

     wget https://repo.anaconda.com/miniconda/Miniconda3-latest-Linux-x86_64.sh -O ~/miniconda.sh
     bash miniconda.sh

   Im Normalfall wird Miniconda im Ordner ``~/miniconda3`` im Home-Verzeichnis installiert. 
   Gelegentlich wird man Ja/Nein Fragen gefragt, die beantwortet man alle mit Ja. Auch die letzte Frage mit 
   "yes" beantworten:

   ::

      Do you wish the installer to initialize Miniconda3
      by running conda init? [yes|no]
      [no] >>> yes
   
   Das bewirkt, dass ein Abschnitt zum Aktivieren von Miniconda in die Datei ~/.bashrc aufgenommen wird 
   (bitte selber nachher in .bashrc ansehen!). Alle durch Miniconda installierten Programme befinden sich 
   in ``~/miniconda3/bin``. Man kann das Miniconda Environment auch manuell durch ``conda activate`` und 
   ``conda dectivate`` aktivieren bzw. deaktivieren.  


Verwende entweder Yocto Version "dunfell" (3.1) oder "hardknott" (3.3).

Es kann sein, dass man vorher auf dem Kompilier-Rechner noch ein paar Pakete installieren muss. 
Bei mir waren das::

   apt install chrpath diffstat gawk

Das haengt aber von der verwendeten Distribution ab.

::

  $ git clone -b dunfell git://git.yoctoproject.org/poky.git

  $ cd poky

  $ source oe-init-build-env

  Neues Buildverzeichnis "build" wird angelegt. 

  $ cd build/
 
  In conf/local.conf die richtige MACHINE setzen: 

  MACHINE ?= "beaglebone-yocto"

  Kompilierung starten mit   

  $ bitbake core-image-base
 
  Kompilierung dauert je nach Rechner mehrere Stunden. Es muessen auch viele Pakete aus dem Netz geholt
  werden, deswegen braucht man eine gute Internetverbindung. Ein moderner 6-Kern oder 8-Kern Prozessor 
  und 32 GByte RAM ist empfehlenswert. Die Xeon CPU im Rechner "elinux-remote" hat 4 Kerne und ist damit
  gerade halbwegs dafuer geeignet. 


Erzeugte Dateien
````````````````

Siehe ``poky/build/tmp/deploy/images/beaglebone-yocto/``

Device Tree 
```````````

DTB in das tftpd Verzeichnis kopieren::                                         
                                                                                
   sudo cp am335x-boneblack.dtb /srv/tftp    


Kernel
``````

Kernel (zImage) nach uImage umwandeln (U-Boot eigenes Format). Benoetige "mkimage".

sudo apt install u-boot-tools

man mkimage

Allgemeiner Aufruf::
                                                                  
   mkimage -A <arch> -O linux \                                                  
           -T kernel -C none -a <load-address> -e <entry-point> \                
           -n "Linux kernel" -d arch/arm/boot/zImage uImage 

   Fuer BBB:

   Arch: arm                                                                     
   Load address: 0x80800000 oder 0x82000000                                      
   Entry point:  0x80800000      


::                                                                              
                                                                                
  (base) hhoegl@msi:~/poky/build/tmp/deploy/images/beaglebone-yocto$ mkimage \  
  -A arm -O linux -T kernel -C none -a 0x80800000 -e 0x80800000 -n "Linux kernel" -d
  zImage uImage                                                                 
  Image Name:   Linux kernel                                                    
  Created:      Mon May  3 20:25:50 2021                                        
  Image Type:   ARM Linux Kernel Image (uncompressed)                           
  Data Size:    7568576 Bytes = 7391.19 KiB = 7.22 MiB                          
  Load Address: 80800000                                                        
  Entry Point:  80800000      

Mit "mkimage -l" prüfen:                                                        
                                                                                
::                                                                              
                                                                                
  (base) hhoegl@msi:~/poky/build/tmp/deploy/images/beaglebone-yocto$ mkimage -l uImage 
  Image Name:   Linux kernel                                                    
  Created:      Mon May  3 20:36:23 2021                                        
  Image Type:   ARM Linux Kernel Image (uncompressed)                           
  Data Size:    7568576 Bytes = 7391.19 KiB = 7.22 MiB                          
  Load Address: 80800000                                                        
  Entry Point:  80800000  

Schauen Sie sich die Optionen von mkimage an. Dazu einfach ohne Argumente starten.



Danach uImage in TFTP Verzeichnis kopieren::

  $ sudo cp uImage /srv/tftp/            


Kernel und Busybox konfigurieren (optional)
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::


  bitbake -c menuconfig virtual/kernel                                            
                                                                                
  bitbake -c menuconfig busybox   

  bitbake -c menuconfig ???    # U-Boot, wie geht das?    


Root Filesystem
```````````````

Im Yocto Ausgabeverzeichnis ``poky/build/tmp/deploy/images/beaglebone-yocto/``
folgendes Kommando aufrufen::

  sudo tar jxvf core-image-base-beaglebone-yocto.tar.bz2 -C /srv/bbb/rootfs/

Damit wird das Root Filesystem im NFS Ordner des Hostrechners entpackt.

Kompletter Pfad: /home/elinux_work/hoegl_h/poky/build/tmp/deploy/images/beaglebone-yocto


U-Boot Kommandos zum Start ueber NFS
````````````````````````````````````

Doku: https://u-boot.readthedocs.io/en/latest

::

 => setenv ipaddr 192.168.178.107       # feste IP Adresse fuer BBB vergeben, oder ...
 => setenv netmask 255.255.255.0

 => setenv autoload no; dhcp;           # ... dynamische IP Adresse per DHCP holen

 => setenv serverip 192.168.178.111     # TFP/NFS Server (= Entwicklungsrechner)

 Kernel Kommandozeile 
 => setenv bootargs console=ttyO0,115200 root=/dev/nfs nfsroot=192.168.178.111:/srv/bbb/rootfs,nfsvers=3 rw ip=192.168.178.107

 Siehe Kernel-Doku: https://www.kernel.org/doc/Documentation/filesystems/nfs/nfsroot.txt

 Kernel holen per TFTP
 => tftp 0x82000000 192.168.178.111:uImage

 DTB holen per TFTP
 => tftp 0x88000000 192.168.178.111:am335x-boneblack.dtb

 Booten
 => bootm 0x82000000 - 0x88000000

Das Problem vom 4. Mai (RootFS konnte nicht per NFS gemountet werden) lag an der fehlenden Option 
**,nfsvers=3** am Ende von ``nfsroot=...``.

Brauchbare Kernel-Optionen zur Fehlersuche sind ``loglevel=7`` sowie ``nfsrootdebug``.

Siehe https://www.kernel.org/doc/Documentation/admin-guide/kernel-parameters.rst


Cross-Kompilierung
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Kompilierung mit dem Compiler aus dem Debian/Ubuntu Paket "gcc-arm-linux-gnueabihf":

::

   apt install gcc-arm-linux-gnueabihf

Siehe C Quelltext  ``cross/cross-compile-for-bbb.c`` im Repository
https://r-n-d.informatik.hs-augsburg.de:8080/elinux/material.  Im Quelltext steht wie man die Datei auf dem Hostrechner kompiliert. Nach dem Kompilieren wird die Binaerdatei ``cross-compile-for-bbb`` in das Root Filesystem auf dem Hostrechner ``/srv/bbb/rootfs/home/user/`` (NFS!) kopiert.

Man kann das Programm auch mit dem Cross-Compiler aus dem Yocto SDK kompilieren! (siehe 
MELPv3, Kap. 6). Zunaechst das Environment sourcen mit

::

   source /opt/poky/3.1.7/environment-setup-cortexa8hf-neon-poky-linux-gnueabi

Dann kompilieren:

::

   $ $CC -O -o out cross-compile-for-bbb.c



Yocto Project, Versuch 2
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MELPv3, Kap. 6