コグノスケ

ROCK64のUSBをデグレさせた

目次: ROCK64/ROCKPro64

昔、私が投稿したパッチがLinux 4.20をデグレさせていました。Linux 4.20以降ではROCK64のUSBが動かなくなっています。全然気づきませんでした……。

Arch Linuxの人たちが「動かねーぞ？？」とハマった挙句（リンク）に、指摘してくれたようです。

反省を込めて、ROCK64がデグレした理由をまとめておきます。

当時、私が直したのはピンに出力する信号の割り当て設定です。

GPIO0 A2

• 本来の出力: USB電源供給Enable/Disable信号
• 当時の出力: 何も割り当たっていない（が、なぜか動いていた…）

GPIO0 D3

• 本来の出力: S/PDIF信号
• 当時の出力: USB電源供給Enable/Disable信号

上記のように、本来GPIO0 D3にはS/PDIF信号が割り当てられるはずですが、なぜか全く関係のないUSB電源供給信号が割り当てられており、S/PDIFが全く動作しない状態になっていました。

私のパッチはUSB電源供給信号のピンアサインをGPIO0 A2に直すパッチです。GPIO0 D3ピンからS/PDIFが無事出力できるようになりました。

しかし実装の間違いはこれだけではありませんでした。GPIO0 A2は信号の極性（Active High指定でしたが、本来はActive Lowが正しい）も間違っていたのです。

GPIO0 A2

• 本来: USB電源供給Enable/Disable信号
• 実装: 何も割り当たっていない
• パッチ後: USB電源供給Enable/Disable信号（直った）
• 本来の極性: Active Low
• 実装の極性: Active High
• パッチ後: Active High（変化なし）

私のパッチはピンアサインだけ直して、信号の極性を直さなかったため、USBの電源が常にダウンしてしまい、USBが全く動かなくなってしまったようです。

USB電源周りをいじったのに、USBの動作確認をせずにパッチを投稿してしまったのは、片手落ちだったなあと反省しきりです。

メモ: 技術系の話はFacebookから転記しておくことにした。

誕生日

干支を3周しました。もう完全におじさんの仲間入りです。

若い人に自慢と説教だけはしないように気を付けよう。

TinkerBoardのHDMI出力

せっかくHDMIディスプレイを買った（2019年2月2日の日記参照）ので、以前指摘されたRK3288のI2SとDMAがデグレしていないかどうか（2018年12月14日の日記参照）見るべく、linux-next + TinkerBoardのHDMI出力を確認しました。

映像は映り、音声も鳴りますが、48kHz ←→ 44kHzのLPCMを交互に再生すると、音声にバリバリとノイズが載ります。なぜかノイズが載らないときもあります。

ROCK64のアナログ出力でもこんな問題が起きていたので、同類だろうか？と不安になって、色々いじっていたのですが、どうも違う問題らしく、ディスプレイ側をON/OFFすると問題が発生するように見えます。

他のディスプレイで確認していないため、TinkerBoardが無罪とまでは言い切れませんが、おそらくディスプレイ側の問題でしょう。

ROCKPro64のシリアル文字化け - 結論

目次: ROCK64/ROCKPro64

ROCKPro64のシリアルUART2が文字化けする問題に決着がつきました。

LKML（Linux Kernel Mailing List）に生息するナイスガイ達のおかげで、自分が持っているROCKPro64だけが異常値を示していることがわかりました。皆、普通にオシロスコープ持っているみたいですし、アイパターンまで見ていた人もいて、LKMLすげーな……と感心しました。

私のボードは、おそらくどこかにハンダ不良があり、RK3399からUART2ピンまでの抵抗値が異常に高くなっていると推測されます。

テスターで抵抗値を見ればわかるはずですが、ROCKPro64はボードのシルクに部品番号が全く書いておらず、どこにプローブを当てたら良いかさっぱりわかりませんでした。残念。

メモ: 技術系の話はFacebookから転記しておくことにした。

ROCKPro64のシリアル文字化け - LKMLでの議論

目次: ROCK64/ROCKPro64

メンテナーのHeikoさんからは「共通部分を変えようとしているから、他のボードの関係者にも聞いてくれ」とのことでした。そりゃそうだなと、RK3399のボードのデバイスツリーを変えていそうな人達にCCでメールしてみたところ、お返事がきました。

Tonyさんは、ROC RK3399 PCとROCKPro64の2つのバージョン（V2.0とV2.1、私が持っているのはV2.1）など、色々なボードでの立ち上がり、立ち下がり時間の測定値を教えてくれました。いずれも私が観測しているような症状はないとのことです。

Robinさんは、アイパターンを見てくれて、やっぱり異常はないと教えてくれました。

念のため、ピンに何か繋いでいる（インピーダンスが低い、立ち上がり時間が遅く計測される）のか、何も繋いでいない（インピーダンスが高い、立ち上がり時間が速く計測される）のかも確認しましたが、UART-USB変換ボードをジャンパケーブルで繋いでいるとのことでした。

うーん。話を総合すると、どうも私のボードの個体不良っぽいです。パッチは取り下げておきました。やりとりは面白かったですが、結果的には皆さんを混乱させてしまっただけでしたね。

ROCKPro64のシリアル文字化け - パッチ投稿

目次: ROCK64/ROCKPro64

（主に俺のために）ROCKPro64のシリアル文字化けを直すべく、Rockchip RK3399のシリアルUART2のdrive strengthを3mAから12mAにするパッチをLKML（Linux Kernel Mailing List）に送ってみました。ま、ダメ元です。

ROCKPro64だけ何でこんなにRising timeが長くなるのでしょう？

Rockchip RK3328搭載のROCK64は、特に問題がないように見えます。ROCKPro64同様にROCK64もRK3328からPi-2コネクタに直で信号を出しているはずなのに。

RK3399の方がプロセス進んでるから、I/Oドライブ性能が低いのでしょうか。結局、問題の原因は良くわからないままです。

パッチを送ってから気づいたのですが、タイトルにRK3399向けのパッチと説明を忘れていたり、ROCKPro64しか確認できていない症状なのに、共通ファイルrk3399.dtsiに変更入れていたり、色々マズいです。そんなもんROCKPro64のデバイスツリーに入れてよ……、ってリジェクトされる気がします。

おそらく他のRK3399のボードもRK3399とUARTのピンを直結していれば、同じ症状が起きると思うんですが、私は他のボード持っていないからわかりません。

メモ: 技術系の話はFacebookから転記しておくことにした。加筆した。

作業スペース

現在住んでいる家には私の作業部屋がないので、リビングの食事するテーブルで、ROCKPro64などのボードとオシロスコープとノートPCを置いて波形を見ています。

リビングのテーブルは広くて色々置けるものの、食事するときは邪魔なので撤去する必要があります。場合によって機材や配線の再セットアップが発生するのが難点です。あと、水が掛かる可能性があり、精密機械（オシロスコープとか）を置くには適していない気がしますが、他に置く場所もありません。

最近は、作業の中断から再開までの時間を短縮するため、リモートで作業するようにしています。ノートPCはリモートアクセス端末として使い、メインPCにリモートアクセスして作業しています。ノートPCのネットワークを切ったり、シャットダウンしたりしても、メインPCの開発、解析の環境はそのまま保持されますから、すぐに作業に復帰できるという寸法です。

ソフトウェアの開発をするなら十分な環境ですが、ROCKPro64のUART出力を解析したときのようにオシロスコープが必要になってくると、リモートアクセスだけではうまくいきません。今のところ、オシロスコープを常用することはないので問題はありませんが、今後必要になったときはもう一工夫いりますね……。

RISC-V 64向けLinux開発環境の構築

目次: GCC

目次: Linux

以前AArch64向けに開発環境を構築しました（その1、その2）。今回は流行りのRISC-Vに対して作成してみます。

全く違うアーキテクチャですが、AArch64向けと同じツール、ほぼ同じ手順が使えます。ツールを整備してくれた開発者の皆様には感謝の極みです。

• クロスコンパイラ: crosstool-NG
• カーネル: linux-next
• ブートローダ: riscv-pk
• ルートファイルシステム: busybox + 手作業
• エミュレータ: qemu

さっと動かしてみたかったので、前回との変化点としてはbuildrootを使わず、busyboxのみの最小環境を作成しています。buildrootは後日チャレンジしたいと思います。

クロスコンパイラ

Crosstool-NGのct-ngのビルド方法は前回と全く同じ（2018年7月15日の日記を参照）なので、割愛します。

$ ./ct-ng menuconfig
- Paths and misc options  --->
    [ ] Try features marked as EXPERIMENTAL
      選択する

- Target options  --->
  Target Architecture (alpha)  --->
    riscvに変更する

  [ ] Use the MMU
    選択する

  Bitness: (32-bit)  --->
    64-bitに変更する

- Operating System  --->
    Target OS (bare-metal)  --->
      linuxに変更する

- C-library  --->
    C library (musl)  --->
      glibcに変更する


$ ./ct-ng build
[00:34] /

設定もAArch64のときと大体同じですが、大きな違いはEXPERIMENTALを有効にする点です。通常はTarget Architectureの選択肢にRISC-Vが存在しません。

また、現時点だと32bit版はビルドエラーになるようなので、64bit版を選択しています。

カーネル

AArch64のビルドとほぼ同じです。

$ git clone git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/next/linux-next.git
$ cd linux-next

$ export ARCH=riscv
$ export CROSS_COMPILE=riscv64-unknown-linux-gnu-

$ make defconfig

$ make all

ビルドが成功するとソースコードのトップディレクトリにvmlinuxが生成されるはずです。

ブートローダ

AArch64ではqemuの -kernelオプションにImageファイルを渡せば起動しましたが、RISC-VではImageファイルを渡してもエラーになり起動しません。

調べてみると、qemuでRISC-V向けのLinuxを動作させるには、Imageではなくブートローダ付きのvmlinuxを渡してあげる必要があるみたいです。

$ git clone https://github.com/riscv/riscv-pk
$ cd riscv-pk

$ mkdir build
$ cd build

$ ../configure \
  --enable-logo \
  --host=riscv64-unknown-linux-gnu \
  --with-payload=../linux-next-riscv/vmlinux

$ make

成功するとbuildディレクトリの下にbblという名前のファイルができます。これがブートローダ＋カーネルのバイナリです。bblはBerkeley Boot Loaderの略です。

このリポジトリの名前pkはProxy Kernelの略で、RISC-Vのプロセッサ開発を行う際に、周辺のハードウェアを作り込む代わりに、ホストのシステムコールを呼び便利な実行環境を提供するためのソフトウェアのようです。

プロキシカーネルに用事はないんですけど、付属品のブートローダに用事があります。

このriscv-pkはビルドシステムがちょっとイマイチで、buildディレクトリを作らずにconfigureやmakeをすると、ソースコードの入っているpkディレクトリが吹っ飛びます。ご注意ください……。

ルートファイルシステム

以前はbuildrootを使って全自動でinitramfsを生成してもらいましたが、今回は趣向を変えまして、手動でinitramfsを作ります。

$ git clone https://git.busybox.net/busybox

$ cd busybox
$ export CROSS_COMPILE=riscv64-unknown-linux-gnu-

$ make menuconfig

- Settings  --->
  [ ] Build static binary (no shared libs) (NEW)

$ make

ビルドに成功するとbusyboxという実行ファイルが生成されるはずです。

次にinitramfsを作成します。基本的な流れはディレクトリに必要なファイルを配置し、cpioで固めるだけです。

$ mkdir initramfs-work-riscv
$ mkdir initramfs-work-riscv/root
$ cd initramfs-work-riscv/root

$ mkdir bin
$ cp ../../busybox/busybox bin/
$ ln -s busybox bin/sh
$ ln -s bin/busybox init

$ mkdir dev
$ sudo cp -a /dev/tty* dev/

$ find . | cpio --format=newc -o > ../initramfs.cpio

本来はinit, sh以外のシンボリックリンクも作った方が良いです。このあと、qemuで動かしてみたらわかりますが、すごく不便です。/dev/ttyも横着してホストマシンのデバイスファイルをコピーするのではなく、mkdevで作るべきです。

が、しかし、美しいinitramfsは次回トライするbuildrootにお任せしましょう。今回は適当なまま行きます。

実行

実行する設定はAArch64とは違います。qemuの引数は多すぎるし難しすぎるので、全く覚えられません。私の場合は、動かすたびにわからなくなるので、調べることが多いです。

$ qemu-system-riscv64 \
  -machine virt \
  -kernel riscv-pk/build/bbl \
  -initrd initramfs-work-riscv/initramfs.cpio \
  -serial stdio

    
bbl loader
              vvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvv
                  vvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvv
rrrrrrrrrrrrr       vvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvv
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rr                vvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvv
rr            vvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvv      rr
rrrr      vvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvv      rrrr
rrrrrr      vvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvv      rrrrrr
rrrrrrrr      vvvvvvvvvvvvvvvvvv      rrrrrrrr
rrrrrrrrrr      vvvvvvvvvvvvvv      rrrrrrrrrr
rrrrrrrrrrrr      vvvvvvvvvv      rrrrrrrrrrrr
rrrrrrrrrrrrrr      vvvvvv      rrrrrrrrrrrrrr
rrrrrrrrrrrrrrrr      vv      rrrrrrrrrrrrrrrr
rrrrrrrrrrrrrrrrrr          rrrrrrrrrrrrrrrrrr
rrrrrrrrrrrrrrrrrrrr      rrrrrrrrrrrrrrrrrrrr
rrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrr  rrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrr

       INSTRUCTION SETS WANT TO BE FREE
[    0.000000] OF: fdt: Ignoring memory range 0x80000000 - 0x80200000
[    0.000000] No DTB passed to the kernel
[    0.000000] Linux version 5.0.0-rc7-next-20190225 (katsuhiro@blackbird) (gcc version 8.2.0 (crosstool-NG 1.23.0.610-db4fdf0)) #2 SMP Tue Feb 26 19:07:38 JST 2019
[    0.000000] Initial ramdisk at: 0x(____ptrval____) (1691648 bytes)
[    0.000000] Zone ranges:
[    0.000000]   DMA32    [mem 0x0000000080200000-0x0000000087ffffff]
[    0.000000]   Normal   empty
[    0.000000] Movable zone start for each node
...

[    0.346331] sit: IPv6, IPv4 and MPLS over IPv4 tunneling driver
[    0.348500] NET: Registered protocol family 17
[    0.349051] Key type dns_resolver registered
[    0.370752] Freeing unused kernel memory: 192K
[    0.370952] This architecture does not have kernel memory protection.
[    0.371164] Run /init as init process
can't run '/etc/init.d/rcS': No such file or directory

Please press Enter to activate this console.
/ # ls
-/bin/sh: ls: not found
/ # busybox uname -a
Linux (none) 5.0.0-rc7-next-20190225 #2 SMP Tue Feb 26 19:07:38 JST 2019 riscv64 GNU/Linux

無事Linuxの起動画面を拝めました。良かった良かった。