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

  Im Gitlab ist das Beispiel unter https://r-n-d.informatik.hs-augsburg.de:8080/es2/es2-nucl476/starter zu finden.

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

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

(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

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

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

$ 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

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

$ estool --bs-erc reset

$ estool --bs-erc leds

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

$ estool --bs-erc buttons

$ picocom -b 9600 /dev/rtlab/nucleo1_tty

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

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:

• http://hhoegl.informatik.hs-augsburg.de/es2/estool/estool.html
• https://r-n-d.informatik.hs-augsburg.de:8080/hubert.hoegl/estool/-/blob/master/estool/doc/quickref.pdf

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

• Zum Beispiel mit rg Kommando ("ripgrep", https://github.com/BurntSushi/ripgrep). Ist auf dem RTLab-Remote Server installiert.

• Suche nach dem String "EXTI" in allen .c und .h Dateien in und unter dem aktuellen Verzeichnis:

  rg -g '*.[ch]' EXTI

• Kommandoübersicht: https://www.philipdaniels.com/blog/2019/ripgrep-cheatsheet