![[BC::Labs]](image/bc_logo.png "[BC::Labs]"){kind=logo}
[[labs.beatcraft.com]] ~ [[DE0-Nano]] ~ #contents * DE0-Nano/Nios II uClinux [#y03073d1] terasic社製FPGAボード DE0-NanoへNios II uCLinuxを導入する手順について記載します。 ~ #ref(DE0Nano.jpg,,40%)~ 導入手順、動作確認は以下のURLを元に行います。 ~ ~ [[Running uClinux on Terasic DE0-Nano Altera Board>http://www.ccm.ece.vt.edu/twiki/bin/view/Main/LinuxOnNIOS2InstallationDE0Nano]] ~ ~ DE0-Nanoの主なハードウェア仕様は以下のとおりです、~ ハードウェア仕様の詳細についてはterasic社の ~ [[DE0-Nano Specification>http://www.terasic.com.tw/cgi-bin/page/archive.pl?Language=English&CategoryNo=165&No=593&PartNo=2]]を参照してください。~ - Cyclone IV EP4CE22F17C6N ~ - Memory ~ -- 32MB SDRAM ~ -- 2Kb I2C EEPROM ~ - INPUT/OUTPUT -- LED: 8(緑) ~ -- Push bottom: 2 ~ -- Push button: 2 ~ -- Dip switch: 4 ~ - Clock System ~ -- オンボードクロック発信器: 50MHz ~ -- オンボードクロック発振機: 50MHz ~ - Power Supply ~ -- USB: mini-AB x1 ~ ** Nios II版uClinuxビルド環境 [#s8575b3c] VMware上に以下の構成でビルド環境構築を行います。 ~ - OS: Ubuntu 12.04.2 Desktop(32bit版) ~ - ディスク容量: 30GB ~ - FPGA開発ツール: Quartus II Web Edition 11.1sp2 Web editon (Linux版) ~ VMwareのディスク容量は30GBを設定しています、Nios II uClinuxプロジェクトの~ ダウンロード、展開などで約9GB使用し、Quartus II のダウンロードと~ インストールで約9GB使用するためです。~ ~ Quartus II のバージョンは11.1sp2(無償版)を使用します。 ~ Nios II EDSはQuartus IIのインストールと共に導入されます。~ ** Ubuntuの環境設定 [#p50ecd24] Ubuntu 12.04.2 Desktop(32bit版)をVMware上にインストールし、 ~ アップデートと下記のパッケージインストールを行います。 ~ $ sudo apt-get update $ sudo apt-get upgrade $ sudo apt-get install ssh $ sudo apt-get install build-essential vim $ sudo apt-get install automake git-core libncurses5-dev bison flex gawk $ sudo apt-get install gettext ccache zlib1g-dev libx11-dev texinfo \ liblzo2-dev pax-utils uboot-mkimage corkscrew mtd-utils subversion 標準shellをdashからbashへ変更します。 ~ $ sudo dpkg-reconfigure dash ** Nios II uClinux用ファイル取得と設定 [#me210eb5] Nios II uClinuxのプロジェクトをチェックアウトします。~ ~ ディスク使用量はプロジェクトのチェックアウトで約4.1GB、各アーカイブの展開、~ ブランチのチェックアウト、ビルドまで含めると合計で約9GB必要です。~ $ cd ~ $ svn co http://www.ccm.ece.vt.edu/usvn/svn/alteraApps/trunk/uClinux/ --username=anonymous --password=anonymous ~ toolchainのインストールを行います。 ~ toolchainはuClinux/tools/nios2gcc-20080203.tar.bz2を使用します ~ nios2gcc-20080203.tar.bz2を解凍するとoptディレクトリが作成されます ~ ${HOME}/.bashrcの末尾にPATHを追加し環境変数の更新を行います。 ~ $ cd uClinux/tools/ $ tar xvfj nios2gcc-20080203.tar.bz2 $ vi ~/.bashrc ...<略> PATH=$PATH:${HOME}/uClinux/tools/opt/nios2/bin $ source ~/.bashrc DE0-Nanoのプロジェクトファイル(simple.zip)を解凍します。 ~ $ cd uClinux/hardware/DE0-Nano $ unzip simple.zip uClinux/distro/内にあるnios2-linux-20090929.tarを展開します。 ~ $ cd ~/uClinux/distro/ $ tar xvf nios2-linux-20090929.tar 展開後のディレクトリ構成は以下のとおりです ~ $ ls nios2-linux 3c120_default elf2flt linux-2.6 u-boot use_git_for_update README gcc3 sshkey uClibc use_http_for_update binutils glibc toolchain-build uClinux-dist use_ssh443_for_update checkout insight toolchain-mmu update nios2-linuxに移動しcheckoutスクリプトを実行し該当ディレクトリのチェックアウトを行います。 ~ スクリプト実行後linux-2.6、uClinux-distの各ディレクトリに移動し、~ DE0-Nano用ブランチ(test-nios2)のチェックアウトを行います。 ~ $ cd nios2-linux $ ./checkout $ cd linux-2.6 $ git branch -a * nios2mmu test-nios2 remotes/origin/HEAD -> origin/test-nios2 remotes/origin/master remotes/origin/nios2mmu remotes/origin/test-lm32 remotes/origin/test-nios2 remotes/origin/unstable remotes/origin/unstable-nios2mmu $ git checkout test-nios2 $ cd ../uClinux-dist $ git branch -a test-nios2 * trunk remotes/origin/HEAD -> origin/test-nios2 remotes/origin/test-nios2 remotes/origin/trunk remotes/origin/unstable $ git checkout test-nios2 注：[[Altera Wiki/Install Nios II Linux>http://www.alterawiki.com/wiki/Install_Nios_II_Linux]]に記載のあるnios2-linux-20090929.tar以降の~ uClinuxはmmu kernelがマージされており、ブランチ間にkernelバージョンのズレなど~ 幾つか問題を確認したため本稿ではnios2-linux-20090929版を使用しています ~ ** Nios II uClinux zImage作成 [#y991b998] uClinux-distディレクトリ内でmake menuconfig コマンドを実行しDE0-Nano用の ~ 設定になっているか確認を行います。~ ~ 確認項目はVendorがAltera、Altera Productsがnios2のみであること、~ Kernel is linux-2.6.xと表示されていることです。~ ~ make menuconfig実行時 Run "make hwselect SYSPTF=<system.ptf>" first. という~ エラーメッセージが表示されます、menuconfig完了後上記のDE0-Nano用プロジェクト~ ファイルuClinux/hardware/DE0-Nano/simple/DE0_Nano_SOPC.ptfを使用し~ make vendor_hwselect SYSPTF=... を実行します。~ CPU SDRAMの項目で1を選択し準備完了です。~ ~ makeコマンド完了後、imagesディレクトリ以下にzImageが作成されます。~ make menuconfigの内容とmake実行までの簡易ログを以下に添付します。 ~ $ make menuconfig Vendor/Product Selection ---> --- Select the Vendor you wish to target Vendor (Altera) ---> --- Select the Product you wish to target Altera Products (nios2) ---> Kernel/Library/Defaults Selection ---> --- Kernel is linux-2.6.x Libc Version (None) ---> [ ] Default all settings (lose changes) [ ] Customize Kernel Settings [ ] Customize Application/Library Settings [ ] Update Default Vendor Settings $ make vendor_hwselect SYSPTF=/home/beat/uClinux/hardware/DE0-Nano/simple/DE0_Nano_SOPC.ptf ...<略> scripts/kconfig/conf -s arch/nios2/Kconfig no emulation specific options. RUNNING hwselect --- Please select which CPU you wish to build the kernel against: (1) cpu - Class: altera_nios2 Type: f Version: 7.08101 Selection: Invalid response, please try again. Selection: 1 --- Please select a device to execute kernel from: (1) sdram Class: altera_avalon_new_sdram_controller Size: 33554432 bytes Selection: 1 ...<略> $ make $ ls images romfs-inst.log zImage ** Quartus II, Nios II EDSの導入 [#e8a16e93] Quartus II 11.1sp2 Web Edition (Linux版)をAltera社ダウンロードページ内の~ ”個別ダウンロード”よりダウンロードします。 ~ ~ https://www.altera.com/jp/download/dnl-index.jsp ~ ~ ダウンロードファイルは約3GBあります。~ またインストールに必要なディスク容量は最大で6GB使用します。~ インストールディレクトリはホームディレクトリを選択しています。~ $ chmod +x 11.0sp1_quartus_free_linux.sh $ ./11.0sp1_quartus_free_linux.sh Quartus II、Nios II EDSのパスを追加します。~ $ export PATH=$PATH:/home/beat/altera/11.1sp2/quartus/bin $ export PATH=$PATH:/home/beat/altera/11.1sp2/nios2eds/bin $ export PATH=$PATH:/home/beat/altera/11.1sp2/quartus/sopc_builder/bin $ export PATH=$PATH:/home/beat/altera/11.1sp2/nios2eds/bin/gnu/H-i686-pc-linux-gnu/bin ** コンフィグレーションファイル作成 [#ce38ead5] DE0-Nanoコンフィグレーションファイル(DE0_Nano.sof)を作成します。~ ~ Quartus IIを起動し、Open Existing Projectから~ ${HOME}/uClinux/hardware/DE0-Nano/simple/DE0_Nano.qpfを選択します。 ~ $ quartus SOPC Builder(QuartusIIメニューバー Tools -> SOPC Builder)を起動します ~ ~ この際プロジェクトファイルが10.1で作成されている旨のWarningダイアログが~ 表示されますがOKを押して問題ありません。 ~ またQSYSのインストールを促すメッセージダイアログが表示されますが、~ 本稿では使用しないので「x」を押してメッセージを閉じます。~ ~ SOCP Builder画面下側のGenerateボタンでDE0_Nano_SOPC.sopcを作成、保存します ~ Quartus IIに戻りQuartus II上Processing -> Start Compilationを実行し~ DE0_Nano.sofを作成、保存します。 ~ ** USB-Blasterインストール [#i4eef35e] ホストマシンからDE0-Nanoのコンフィグレーション、イメージ投入を行うためUSB-Blasterの設定をします。~ 以下のようにudev/rules.dにファイルを追加しルールの更新を行います。~ DE0-Nanoを接続した際、USBデバイスが追加されUSB-Blasterと認識されます。~ $ lsusb ...<略> Bus 002 Device 008: ID 09fb:6001 Altera Blaster $ sudo vi /etc/udev/rules.d/51-usbblaster.rules SUBSYSTEM=="usb", ENV{DEVTYPE}=="usb_device", ATTR{idVendor}=="09fb", ATTR{idProduct}=="6001", MODE="0666", NAME="bus/usb/$env{BUSNUM}/$env{DEVNUM}", RUN+="/bin/chmod 0666 %c" $ sudo udevadm control --reload-rules ** Nios II uClinuxの起動 [#d536996c] Nios II uClinux起動のため、環境変数設定スクリプトnios2_command_shell.shを実行します。~ nios2_command_shell.shは${HOME}/altera/11.1sp2/nios2eds内にあります。~ またスクリプト実行時shellが切り替わります。~ ~ DE0-Nanoを接続しconfigureを行い、作成したzImageを投入します。~ 完了後nios2-terminalコマンドを実行すると~ Nios II uClinuxのbootが開始します。~ ~ 以下にその手順およびログ、Nios II uClinux起動後の各コマンド実行結果を記載します。~ $ cd altera/11.1sp2/nios2eds/ $ ./nios2_command_shell.sh $ nios2-configure-sof ~/uClinux/hardware/DE0-Nano/simple/DE0_Nano.sof /home/beat/altera/11.1sp2/quartus/adm/qenv.sh: line 87: warning: setlocale: LC_CTYPE: cannot change locale (en_US): No such file or directory Info: ******************************************************************* Info: Running Quartus II 32-bit Programmer Info: Command: quartus_pgm --no_banner --mode=jtag -o p;/home/beat/uClinux /hardware/DE0-Nano/simple/DE0_Nano.sof Info (213045): Using programming cable "USB-Blaster [2-2.1]" Info (213011): Using programming file /home/beat/uClinux/hardware/DE0-Nano/simple/DE0_Nano.sof with checksum 0x003F2B7E for device EP4CE22F17@1 Info (209060): Started Programmer operation at Wed Mar 6 20:45:12 2013 Info (209016): Configuring device index 1 Info (209017): Device 1 contains JTAG ID code 0x020F30DD Info (209007): Configuration succeeded -- 1 device(s) configured Info (209011): Successfully performed operation(s) Info (209061): Ended Programmer operation at Wed Mar 6 20:45:13 2013 Info: Quartus II 32-bit Programmer was successful. 0 errors, 0 warnings Info: Peak virtual memory: 104 megabytes Info: Processing ended: Wed Mar 6 20:45:13 2013 Info: Elapsed time: 00:00:05 Info: Total CPU time (on all processors): 00:00:01 $ ./altera/11.1sp2/nios2eds/nios2_command_shell.sh ------------------------------------------------ Altera Nios2 Command Shell [GCC 4] Version 11.1sp2, Build 259 ------------------------------------------------ $ nios2-download -g ~/uClinux/distro/nios2-linux/uClinux-dist/images/zImage Using cable "USB-Blaster [2-2.1]", device 1, instance 0x00 Pausing target processor: OK Initializing CPU cache (if present) OK Downloaded 1349KB in 343.0s (3.9KB/s) Verified OK in 3.4s (396.7KB/s) Starting processor at address 0x02500000 $ nios2-terminal nios2-terminal: connected to hardware target using JTAG UART on cable nios2-terminal: "USB-Blaster [2-2.1]", device 1, instance 0 nios2-terminal: (Use the IDE stop button or Ctrl-C to terminate) Uncompressing Linux... Ok, booting the kernel. Linux version 2.6.30 (beat@DE0NanoVM) (gcc version 3.4.6) #2 PREEMPT Wed Mar 6 15:44:48 JST 2013 uClinux/Nios II Built 1 zonelists in Zone order, mobility grouping off. Total pages: 8128 Kernel command line: NR_IRQS:32 PID hash table entries: 128 (order: 7, 512 bytes) Dentry cache hash table entries: 4096 (order: 2, 16384 bytes) Inode-cache hash table entries: 2048 (order: 1, 8192 bytes) Memory available: 29976k/2492k RAM, 0k/0k ROM (1669k kernel code, 823k data) Calibrating delay loop... 49.04 BogoMIPS (lpj=245248) Mount-cache hash table entries: 512 net_namespace: 264 bytes NET: Registered protocol family 16 init_BSP(): registering device resources bio: create slab <bio-0> at 0 NET: Registered protocol family 2 IP route cache hash table entries: 1024 (order: 0, 4096 bytes) TCP established hash table entries: 1024 (order: 1, 8192 bytes) TCP bind hash table entries: 1024 (order: 0, 4096 bytes) TCP: Hash tables configured (established 1024 bind 1024) TCP reno registered NET: Registered protocol family 1 io scheduler noop registered io scheduler deadline registered (default) ttyJ0 at MMIO 0x4001030 (irq = 1) is a Altera JTAG UART console [ttyJ0] enabled dm9000 Ethernet Driver, V1.31 TCP cubic registered NET: Registered protocol family 17 RPC: Registered udp transport module. RPC: Registered tcp transport module. Freeing unused kernel memory: 596k freed (0x21da000 - 0x226e000) Shell invoked to run file: /etc/rc Command: hostname uClinux Command: mount -t proc proc /proc -o noexec,nosuid,nodev Command: mount -t sysfs sysfs /sys -o noexec,nosuid,nodev Command: mount -t devpts devpts /dev/pts -o noexec,nosuid Command: mount -t usbfs none /proc/bus/usb mount: mounting none on /proc/bus/usb failed: No such file or directory Command: mkdir /var/tmp Command: mkdir /var/log Command: mkdir /var/run Command: mkdir /var/lock Command: mkdir /var/empty Command: ifconfig lo 127.0.0.1 Command: route add -net 127.0.0.0 netmask 255.0.0.0 lo Command: cat /etc/motd Welcome to ____ _ _ / __| ||_| _ _| | | | _ ____ _ _ _ _ | | | | | | || | _ \| | | |\ \/ / | |_| | |__| || | | | | |_| |/ \ | ___\____|_||_|_| |_|\____|\_/\_/ | | |_| For further information check: http://www.uclinux.org/ Execution Finished, Exiting Sash command shell (version 1.1.1) /> /> cat /proc/cpuinfo CPU: NIOS2 MMU: none FPU: none Clocking: 100.0MHz BogoMips: 49.04 Calibration: 24524800 loops /> cat /proc/meminfo MemTotal: 30572 kB MemFree: 28880 kB Buffers: 0 kB Cached: 780 kB SwapCached: 0 kB Active: 192 kB Inactive: 536 kB Active(anon): 0 kB Inactive(anon): 0 kB Active(file): 192 kB Inactive(file): 536 kB Unevictable: 0 kB Mlocked: 0 kB MmapCopy: 244 kB SwapTotal: 0 kB SwapFree: 0 kB Dirty: 0 kB Writeback: 0 kB AnonPages: 0 kB Mapped: 0 kB Slab: 508 kB SReclaimable: 160 kB SUnreclaim: 348 kB PageTables: 0 kB NFS_Unstable: 0 kB Bounce: 0 kB WritebackTmp: 0 kB CommitLimit: 15284 kB Committed_AS: 0 kB VmallocTotal: 0 kB VmallocUsed: 0 kB VmallocChunk: 0 kB /> dmesg Linux version 2.6.30 (beat@DE0NanoVM) (gcc version 3.4.6) #2 PREEMPT Wed Mar 6 15:44:48 JST 2013 uClinux/Nios II On node 0 totalpages: 8192 free_area_init_node: node 0, pgdat 021d6a60, node_mem_map 02274000 DMA zone: 64 pages used for memmap DMA zone: 0 pages reserved DMA zone: 8128 pages, LIFO batch:0 Built 1 zonelists in Zone order, mobility grouping off. Total pages: 8128 Kernel command line: NR_IRQS:32 PID hash table entries: 128 (order: 7, 512 bytes) Dentry cache hash table entries: 4096 (order: 2, 16384 bytes) Inode-cache hash table entries: 2048 (order: 1, 8192 bytes) Memory available: 29976k/2492k RAM, 0k/0k ROM (1669k kernel code, 823k data) Calibrating delay loop... 49.04 BogoMIPS (lpj=245248) Mount-cache hash table entries: 512 net_namespace: 264 bytes NET: Registered protocol family 16 init_BSP(): registering device resources bio: create slab <bio-0> at 0 NET: Registered protocol family 2 IP route cache hash table entries: 1024 (order: 0, 4096 bytes) TCP established hash table entries: 1024 (order: 1, 8192 bytes) TCP bind hash table entries: 1024 (order: 0, 4096 bytes) TCP: Hash tables configured (established 1024 bind 1024) TCP reno registered NET: Registered protocol family 1 io scheduler noop registered io scheduler deadline registered (default) ttyJ0 at MMIO 0x4001030 (irq = 1) is a Altera JTAG UART console [ttyJ0] enabled dm9000 Ethernet Driver, V1.31 TCP cubic registered NET: Registered protocol family 17 RPC: Registered udp transport module. RPC: Registered tcp transport module. Freeing unused kernel memory: 596k freed (0x21da000 - 0x226e000) /> ifconfig -a lo Link encap:Local Loopback inet addr:127.0.0.1 Mask:255.0.0.0 UP LOOPBACK RUNNING MTU:16436 Metric:1 RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0 TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0 collisions:0 txqueuelen:0 RX bytes:0 (0.0 B) TX bytes:0 (0.0 B) /> ls -l /bin -rwxr-xr-x 1 1000 1000 146884 Mar 5 2013 boa -rwxr-xr-x 1 1000 1000 119578 Mar 5 2013 busybox lrwxrwxrwx 1 1000 1000 7 Mar 5 2013 cp lrwxrwxrwx 1 1000 1000 7 Mar 5 2013 dd -rwxr-xr-x 1 1000 1000 52289 Mar 5 2013 dhcpcd lrwxrwxrwx 1 1000 1000 7 Mar 5 2013 dmesg -rwxr-xr-x 1 1000 1000 67414 Mar 5 2013 ftp -rwxr-xr-x 1 1000 1000 67272 Mar 5 2013 ftpd -rwxr-xr-x 1 1000 1000 24082 Mar 5 2013 inetd -rwxr-xr-x 1 1000 1000 20892 Mar 5 2013 init lrwxrwxrwx 1 1000 1000 7 Mar 5 2013 login lrwxrwxrwx 1 1000 1000 7 Mar 5 2013 mount lrwxrwxrwx 1 1000 1000 7 Mar 5 2013 netstat lrwxrwxrwx 1 1000 1000 7 Mar 5 2013 ping lrwxrwxrwx 1 1000 1000 7 Mar 5 2013 rm -rwxr-xr-x 1 1000 1000 49587 Mar 5 2013 sh -rwxr-xr-x 1 1000 1000 30050 Mar 5 2013 telnetd /> ls -l /sbin lrwxrwxrwx 1 1000 1000 14 Mar 5 2013 ifconfig lrwxrwxrwx 1 1000 1000 14 Mar 5 2013 insmod lrwxrwxrwx 1 1000 1000 14 Mar 5 2013 lsmod lrwxrwxrwx 1 1000 1000 14 Mar 5 2013 modprobe lrwxrwxrwx 1 1000 1000 14 Mar 5 2013 rmmod lrwxrwxrwx 1 1000 1000 14 Mar 5 2013 route /> ls -l /usr/bin lrwxrwxrwx 1 1000 1000 17 Mar 5 2013 passwd lrwxrwxrwx 1 1000 1000 17 Mar 5 2013 wget /> ls -l /usr/sbin /> busybox --help BusyBox v1.15.0.svn (2013-03-06 15:43:22 JST) multi-call binary Copyright (C) 1998-2008 Erik Andersen, Rob Landley, Denys Vlasenko and others. Licensed under GPLv2. See source distribution for full notice. Usage: busybox [function] [arguments]... or: function [arguments]... BusyBox is a multi-call binary that combines many common Unix utilities into a single executable. Most people will create a link to busybox for each function they wish to use and BusyBox will act like whatever it was invoked as! Currently defined functions: cp, dd, dmesg, ifconfig, insmod, login, lsmod, modprobe, mount, netstat, passwd, ping, rm, rmmod, route, wget /> * Tips [#wd57fb71] Quartus II web edition の Windows7 64bit へのインストールは以下のURLを参考にしてください~ ~ - Altera Quartus II Web Editionのインストール方法 ~ http://keitetsu.ninja-web.net/fpga_quartus2_install.html~ またWindows7 へインストールした場合、JTAG server が動かず DE0-Nanoなど~ 接続したボードが Quartus II から見えない場合があります ~ その場合の対処法については以下のURLを参考にしてください ~ ~ - Quartus II v12.0でUSB-Blasterが認識されない場合の対処方法~ http://keitetsu.blogspot.jp/2012/06/quartus-ii-v120usb-blaster.html ~ * 参考文献 [#vc3284eb] 小林 優 (2011)『FPGAボードで学ぶ組込みシステム開発入門[Altera編]』技術評論社 383pp. ~
