Embedded Systems Anleitungen

1   Test der virtuellen Maschine

20. Oktober 2020

Ich habe den Test auf einem Notebook Lenovo T420 gemacht (Core i5). Als Host-Betriebssystem ist ebenfalls Xubuntu Linux 20.04.1 installiert.

  • Anleitung zum Einrichten der VM

    http://ti-wiki.informatik.hs-augsburg.de/doku.php?id=rt-labor_rtvm

  • Virtualbox 6.1.14

  • Gastbetriebsystem: Xubuntu Linux (Ubuntu 20.04.1 LTS "focal")

  • Immer als gewöhnlicher User "rtlabor" arbeiten. Für Administrationsaufgaben immer nur kurzzeitig Superuser (root) werden.

  • Praktisch: Clipboard zwischen Host- und Gastbetriebssystem einrichten (VM Settings -> General -> Advanced -> Shared Clipboard : auf "bidirectional" setzen)

  • Software-Updater starten ("Aktualisierungsverwaltung")

  • Pakete nachinstallieren (gdb benötigt diese):

    • libncurses5
    • libpython2 (es kann auch sein, dass dieses Paket bei Ihnen libpython2.7 heisst!)
    • python3-docutils (das Programm rst2html.py wird in manchen Makefiles benoetigt)
  • USB Anschluss für den OpenOCD in VirtualBox konfigurieren durch Einrichten eines USB Filters. Können Sie auch erst mal überspringen, falls Sie noch kein Board haben.

    Die Ausgabe des Kommandos lsusb auf der VM muss folgende Zeile enthalten:

    Bus 002 Device 005: ID 0483:374b STMicroelectronics ST-LINK/V2.1
  • Die Datei ~/.tmux-conf muss richtig ~/.tmux.conf heissen! Also umbenennen, wenn Sie mit tmux arbeiten möchten. Der Inhalt kann gerne nach Geschmack angepasst werden. In meiner Vorgabe ist der Standard Kommando-Präfix Ctrl-b durch Ctrl-z ersetzt!

  • Auch ~/.vimrc anpassen, wenn man möchte.

  • Einen ssh Schlüsselpaar anlegen. Ich habe das mit dem Aufruf von ssh-keygen -t ed25519 erledigt, so wie das in

    https://r-n-d.informatik.hs-augsburg.de:8080/help/ssh/README#generating-a-new-ssh-key-pair

    beschrieben ist. Der öffentliche Schlüssel (~/.ssh/id_ed25519.pub) muss in gitlab eingetragen werden. Nur wenn man das gemacht hat, kann man ein git Repository per ssh://... klonen.

  • Das estool Programm updaten:

    Git Repo klonen:

    git clone ssh://git@r-n-d.informatik.hs-augsburg.de:2222/hubert.hoegl/estool.git

    Installieren, bzw Updaten wegen der -U Option:

    cd estool
    pip3 install -U .

    Der Update erfolgt mit User Rechten, da die Installation im Home-Verzeichnis unter ~/.local liegt.

    Es muss danach mindestens folgende Version ausgegeben werden:

    rtlabor@rtvm:~$ estool --version
    ESTOOL version 0.25 (2020-10-22)
  • Beispiel "starter" testen (vorher das Nucleo Board anstecken!):

    cd ~/es2/starter
    git pull               # Updaten
    estool --start-oocd    # OpenOCD im Hintergrund starten. Siehe auch --ask-oocd
    make                   # kompilieren
    make flash             # Programm auf STM32 uebertragen. USB Verbindung zum Board muss funktionieren.
                           # Ab hier läuft das Programm auf dem STM32
    make gdb               # Debugger starten. Verlassen mit "q" oder "quit"
    estool --stop-oocd     # OpenOCD beenden

Wer im gdb schon mal eine kleine Übung machen möchte, der kann "n [RET]" eingeben, also ein n (= next) und die Eingabetaste ("Return"). Damit wird die nächste Quelltextzeile im Debugger ausgeführt. Danach gibt man nur noch wiederholt [RET] ein, um Zeilen auszuführen.

So sah das ungefähr aus: Desktop mit gdb

2   RTLAB-Remote

2.1   Einloggen

VPN Verbindung zur Hochschule aufbauen

ssh <rzlogin>@rtlab-remote.informatik.hs-augsburg.de

In ~/.bashrc aufnehmen:

export PATH=/opt/openocd-dev/bin:/opt/gcc-arm-none-eabi-9-2020-q2-update/bin:$PATH
. /opt/py_venv3.8.3/bin/activate

Datei einlesen mit . ~/.bashrc. Nun sollte das Kommando estool zur Verfügung stehen.

2.2   Beispiel "starter" von gitlab holen und kompilieren

git clone ssh://git@r-n-d.informatik.hs-augsburg.de:2222/es2/es2-nucl476/starter.git

Dazu muss vorher der öffentliche ssh Schlüssel in gitlab eingetragen worden sein.

In das Verzeichnis starter wechseln mit cd starter

Das Programm mit make kompilieren. Die Ausgabe sollte so ausschauen:

(py_venv3.8.3) hhoegl@gorilla:~/gorilla/starter$ make
[MKDIR] obj
mkdir -p obj
[CC] startup.c
arm-none-eabi-gcc -g3 -Wall -Wpedantic -Wextra -std=gnu99 -mcpu=cortex-m4 -mthumb -mfloat-abi=hard -mfpu=fpv4-sp-d16  -c -o obj/startup.o Src/startup.c
[CC] osc.c
arm-none-eabi-gcc -g3 -Wall -Wpedantic -Wextra -std=gnu99 -mcpu=cortex-m4 -mthumb -mfloat-abi=hard -mfpu=fpv4-sp-d16  -c -o obj/osc.o Src/osc.c
[CC] usart.c
arm-none-eabi-gcc -g3 -Wall -Wpedantic -Wextra -std=gnu99 -mcpu=cortex-m4 -mthumb -mfloat-abi=hard -mfpu=fpv4-sp-d16  -c -o obj/usart.o Src/usart.c
[CC] itoa.c
arm-none-eabi-gcc -g3 -Wall -Wpedantic -Wextra -std=gnu99 -mcpu=cortex-m4 -mthumb -mfloat-abi=hard -mfpu=fpv4-sp-d16  -c -o obj/itoa.o Src/itoa.c
[CC] main.c
arm-none-eabi-gcc -g3 -Wall -Wpedantic -Wextra -std=gnu99 -mcpu=cortex-m4 -mthumb -mfloat-abi=hard -mfpu=fpv4-sp-d16  -c -o obj/main.o Src/main.c
arm-none-eabi-gcc  -TSTM32L476RG_FLASH.ld -Wl,-Map,main.map -nostdlib -mcpu=cortex-m4 -mthumb -mfloat-abi=hard -mfpu=fpv4-sp-d16 -nostartfiles -o main.elf obj/startup.o obj/osc.o obj/usart.o obj/itoa.o
obj/main.o
[SIZE] main.elf
arm-none-eabi-size main.elf
  text    data     bss     dec     hex filename
  1280       8    1572    2860     b2c main.elf
arm-none-eabi-objcopy -Obinary main.elf main.bin
arm-none-eabi-objdump -S main.elf > main.lst

2.3   Board mit estool verwalten

Prüfen

$ estool  --bs-check
Board server running
No board reserved

Reservieren

Die Boards werden durch die Zahlen 0, 1, 2, 3 gekennzeichnet. Das erste Board hat also die Id 0. Man kann nur ein Board zu einer Zeit reservieren.

$ estool --bs-reserve
Reserved board 0 for user hhoegl
Started Openocd (pid 2382)

Prüfen

$ estool --bs-check
Board server running
Board 0 reserved for user hhoegl
Openocd is running (pid=2382, telnet_port=4445 gdb_port=3334)
Usage time: 2/20 min
Board Access (use VPN!):
- Webcam (Video Stream): http://141.82.48.195:8091
- Saleae Logic (VNC): 141.82.48.195:5901
- Nucleo serial port: /dev/rtlab/nucleo1_tty

Freigeben

$ estool --bs-free
Freeing board 0 for user hhoegl

Board zurücksetzen

$ estool --bs-erc reset

Eingänge einlesen

$ estool --bs-erc leds

Ausgänge setzen

$ estool --bs-erc buttons=8     # user button druecken ...
$ estool --bs-erc buttons=0     # ... und wieder loslassen

Ausgänge lesen

$ estool --bs-erc buttons

2.5   Serielle Schnittstelle

Die serielle Schnittstelle zum Ziel-Mikroprozessor wird über die Gerätedatei geöffnet, die beim Kommando --bs-check als "Nucleo serial port: ..." angezeigt wird. Wenn diese Gerätedatei z.B. /dev/rtlab/nucleo1_tty ist, dann kann man auf dem Server das Kommando

$ picocom -b 9600 /dev/rtlab/nucleo1_tty

verwenden. Die Zahl 9600 ist die Baudrate. Sie muss identisch sein mit der Baudrate, die auf dem Mikrocontroller programmiert wurde. Picocom beendet man mit Ctrl-A-X (Ctrl drücken, dann nacheinander A und X).

Es sind ausserdem die Programme minicom und putty installiert.

Es gibt noch eine zweite Möglichkeit: Dazu gibt man einfach estool --termemu ein. Das wird im Makefile beim Target make serial verwendet. In diesem Fall ist das Kommando in .estool/estool.yaml vorkonfiguriert. Der übliche Eintrag in dieser Datei ist:

termemu-command: [picocom, -b, '9600', --quiet, '{termemu_device}']

Den Platzhalter {termemu_device} füllt estool selber aus mit der aktuellen Gerätedatei zur seriellen Schnittstelle. Man kann dieses Kommando jederzeit ändern. Wichtig ist, dass man die korrekte Schreibweise (eckige Klammern, Komma) einhält.

2.6   Board über Webcam betrachten

VPN Verbindung zur Hochschule aufbauen.

Den Webcam-Videostrom betrachtet man z.B. mit vlc:

vlc http://141.82.48.195:8091

Hinweis: Der genaue URL wird von estool --bs-check ausgegeben, falls Board reserviert wurde.

2.7   GUI des Saleae Logikanalysators betrachen

Das Programm Logic läuft auf dem rtlab-remote Rechner.

Einen VNC Client installieren, z.B. Tiger-VNC oder Remmina.

Tiger VNC: apt install tigervnc-viewer tigervnc-common

VPN Verbindung zur Hochschule aufbauen

$ vncviewer 141.82.48.195:5901

Als Passwort mypasswd eingeben.

Hinweis: IP-Nummer und Port wird von estool --bs-check ausgegeben, falls Board reserviert wurde.

3   GNU Toolchain für 64-Bit Linux

Die GNU ARM Embedded Toolchain findet man hier:

https://developer.arm.com/tools-and-software/open-source-software/developer-tools/gnu-toolchain/gnu-rm/downloads

Die aktuelle Version (10/2020) ist gcc-arm-none-eabi-9-2020-q2-update-x86_64-linux.tar.bz2.

Installation in /opt mit

sudo tar -C /opt -jxvf gcc-arm-none-eabi-9-2020-q2-update-x86_64-linux.tar.bz2

Umgebungsvariable PATH setzen in ~/.bashrc:

export PATH=$PATH:/opt/gcc-arm-none-eabi-9-2020-q2-update/bin

Zum Debuggen werden wir den arm-none-eabi-gdb-py verwenden, dazu muss man noch das Paket python2-dev installieren.


Auf dem rtlab-remote Server läuft das Programm boardserver im Hintergrund, es erledigt alle Sachen die beim Reservieren und Freigeben der Boards nötig sind. Der Quelltext (Python) ist frei, siehe

https://r-n-d.informatik.hs-augsburg.de:8080/hubert.hoegl/boardserver

Auch estool kann man sich ansehen, siehe

https://r-n-d.informatik.hs-augsburg.de:8080/hubert.hoegl/estool

Für Verbesserungen und Fehlerberichte bin ich immer dankbar.

4   Kurzanleitung zur Installation von estool und openocd

Virtuelle Umgebung in Python einrichten ("es2_pyenv"):

$ python -m venv es2_pyenv
$ cd es2_pyenv
$ . bin/activate
# Zum Verlassen später "deactivate" eingeben

Quelltext von estool holen

git clone https://r-n-d.informatik.hs-augsburg.de:8080/hubert.hoegl/estool.git
cd estool

Installation anstossen

sudo python3 -m pip install --upgrade .

Danach ist estool in der virtuellen Umgebung es2_pyenv installiert.

OpenOCD holen, konfigurieren, bauen und installieren

wget http://hhoegl.informatik.hs-augsburg.de/es2/tools/openocd-code.tar.gz
tar zxvf openocd-code.tar.gz
cd openocd-code
# Achtung: hier evtl. Pakete "pkg-config" und "libusb-1.0-0-dev" nachinstallieren
./configure --enable-stlink --prefix=/opt/openocd-dev/
make
sudo make install
# PATH Umgebungsvariable in ~/.bashrc um /opt/openocd-dev/bin erweitern

# Udev Regel installieren
cp `estool -p`/etc/49-stlinkv2-1.rules /etc/udev/rules.d/
cp `estool -p`/etc/99-openocd.rules /etc/udev/rules.d/
cp `estool -p`/etc/100-saleae-logic.rules /etc/udev/rules.d/

# Pruefen, ob alle Vorbedingungen erfuellt sind
estool -c

# Demo-Projekt holen
git clone https://r-n-d.informatik.hs-augsburg.de:8080/es2-nucl476/starter.git
cd starter
make
make flash

Hinweis zu den OpenOCD Versionen

Die originale Version 0.10.0 (Download von https://sourceforge.net/projects/openocd) hat das Problem mit "-Werror" im Makefile. Damit die Kompilierung funktioniert, muss man -Werror entfernen. Ausserdem wird in der OpenOCD Konfigurationsdatei der Debug Adapter "stlink-v2-1" genannt. Das sieht man in der folgenden Zeile:

source [find interface/stlink-v2-1.cfg]

Wenn man eine neuere Version des OpenOCD verwendet (z.B. aus git: https://repo.or.cz/w/openocd.git), dann besteht das Problem mit -Werror nicht mehr. Ausserdem heisst der Debug Adapter dann "stlink", die Zeile in der Konfigurationsdatei ist dann

source [find interface/stlink.cfg]

Mit der früher verwendeten Zeile bekommt man eine Warnmeldung:

WARNING: interface/stlink-v2-1.cfg is deprecated, please switch to interface/stlink.cfg

Doku:

5   Eine .rst Datei nach .html übersetzen

  • Das Paket python3-docutils installieren.
  • Das Kommando rst2html5.py v1.rst v1.html ausführen.

Bei manchen Distributionen heisst das Programm nicht rst2html5.py sondern nur rst2html5!

6   "User Button" drücken auf dem RT-Lab Remote Server

Der Knopfdruck des User Button wird durch den ERC (ESP8266) simuliert. Dazu muss man folgende zwei estool Kommandos eingeben:

estool --bs-erc buttons=8     # Druecken der Taste (log. 0)
estool --bs-erc buttons=0     # Loslassen Taste (log. 1)

7   Rekursive Suche in Verzeichnissen

EmbeddedSystemsAnleitungen (last edited 2020-11-18 12:06:57 by HubertHoegl)

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