How to run linux on atmel/microchip sama5d3 platform: selecting toolchain, building rootfs and boot components. Using NAND for data storage with hardware Error Correction Coding (MPECC module).

1. Павел Курочкин General R&D, 2017
Запускаем Linux на
sama5d3
“Оживляем” ARM SoC + NAND

2. Павел Курочкин General R&D, 2017
О чём пойдёт речь?
● Минимальная схема
● Компоненты загрузки ARM-а
● Про NAND и PMECC
● Тулчейн, сборка rootfs
● Прошивка NAND через USB
● Адаптация под плату
2

3. Павел Курочкин General R&D, 2017
Минимальная схема
3
SAM a5d3NAND SDRAM
UART/
DBGU
USB

4. Павел Курочкин General R&D, 2017
SAM a5d3
● Atmel, теперь Microchip
● Up to 536 MHz
● Cortex-A5, ARMv7 hard float
● Gigabit Ethernet, USB, UARTs, I2C, etc…
● NAND, SD, etc..
● TRNG, Encryption Engine
4

5. Павел Курочкин General R&D, 2017
Процесс загрузки
1. Boot rom
2. bootstrap/preloader -- up to 128K
3. u-boot
4. Linux kernel + rootfs
Храним на NAND’е
5

6. Павел Курочкин General R&D, 2017
NAND + PMECC
● 4016 из 4096 без ошибок
● 2048B + 64B OOB для ECC
● Корр. 4 байта из 2048
● Конфигурируется при
прошивке NAND
6
Корр. биты ECC байты для
блока 512 байт
2 4
4 7
8 13
12 20
24 39

7. Павел Курочкин General R&D, 2017
Тулчейн
● Debian 8
● gcc-gnueabi-armhf-gcc тулчейн из репозитория
EmDebian
● Make
● Linaro toolchain тоже подходит
7

8. Павел Курочкин General R&D, 2017
rootfs
● Debian 8
● qemu-debootstrap для сборки rootfs
● mkfs.ubifs + ubinize для сборки ubi-образа
8

9. Павел Курочкин General R&D, 2017
sam-ba: прошивка NAND (GUI)
● USB
● Sam-ba 2.13
● Помним про PMECC
● at91bootstrap.bin
● at91-sama5d3.dtb
● u-boot.bin
● zImage
● rootfs
9

10. Павел Курочкин General R&D, 2017
sam-ba: прошивка NAND (CLI)
● https://github.com/linux4sam/meta-atmel
● Shell + tcl
● ~ 1 MB/s
10

11. Павел Курочкин General R&D, 2017
Адаптируем под плату: bootstrap
● Настройка памяти
● Внутренний/внешний RC-осциллятор
● PMECC
● Тип загрузки: сразу ядро или u-boot
● C
● https://github.com/linux4sam/at91bootstrap
11

12. Павел Курочкин General R&D, 2017
Адаптируем под плату: u-boot
● Выбираем нужную периферию
● PMECC
● Адреса dtb, zImage
● Адрес u-boot environment’а
● Параметры загрузки ядра
● C
● https://github.com/linux4sam/u-boot-at91
12

13. Павел Курочкин General R&D, 2017
Адаптируем под плату: kernel
● PMECC
● dts/dtb: за основу берём sama5d3-xplained
● Включаем поддержку UBI
● Стартовый config: sama5-defconfig
● https://github.com/linux4sam/linux-at91
13

14. Павел Курочкин General R&D, 2017
U-boot enviroment
...
bootargs=console=ttyS0,115200n8 earlyprintk
mtdparts=atmel_nand:256k(bs)ro,512k(uboot)ro,256k(env),256k(env1),
256k(spare),512k(dtb),6M(kernel)ro,-(rootfs) rootfstype=ubifs
ubi.mtd=7 root=ubi0:rootfs rw
bootcmd=nand read 0x21000000 0x180000 0x80000;nand read 0x22000000
0x200000 0x600000;bootz 0x22000000 - 0x21000000
...
14

15. Павел Курочкин General R&D, 2017
Грабли
● Trimffs при прошивке ubi rootfs
● Внутренний/внешний осциллятор
● systemd
15

16. Павел Курочкин General R&D, 2017
Итого
● Минималистичное окружение (debian forever)
○ apt-get install binfmt-support qemu qemu-user-static mtd-utils
debootstrap
○ apt-get install crossbuild-essential-armhf
○ apt-get install mtd-tools
● sam-ba для прошивки
● PMECC для NAND
16

17. Павел Курочкин General R&D, 2017
Ссылки
● https://github.com/linux4sam/at91bootstrap
● https://github.com/linux4sam/u-boot-at91
● https://github.com/linux4sam/linux-at91
● http://www.at91.com/linux4sam/bin/view/Linux4SAM/
17