Cómo hacer arrancar nuestro Kernel desde una tarjeta SD en nuestra querida FriendlyARM.

Introducción

Después de haber compilado e instalado uBoot en nuestra tarjeta de desarrollo mini2440 y de haberle compilado una imágen Linux ahora nos proponemos configurar uBoot para el arranque de dicho kernel. uBoot permite mucha flexibilidad a la hora de instalar y arrancar imágenes desde la memoria. Aún así, aquí sólo explicaré el procedimiento que he utilizado yo para poder cargar y ejecutar Linux desde una tarjeta SD, ya que además de parecerme los mas fácil y cómodo a la hora de actualizar (tan solo hay que copiar la nueva imagen a la SD), mantendremos intacta la NAND interna de nuestra tarjeta, que sabemos que tiene vida limitada, y aunque muy larga, no deja de ser eso, limitada.

Qué necesitamos

Pues como dije antes, se supone que debemos de haber leído, comprendido y ejecutado las dos recetas que se mencionan mas arriba. De la segunda receta obtenemos la imagen del núcleo que vamos a utilizar en nuestra tarjeta, uImage. A continuación, hay que preparar la tarjeta de memoria. Yo en mi caso tengo una partición ext3 de unos 128MB que utilizo para tal fin. Lo del tamaño no importa mucho (ejem), pero nunca por mucho trigo fue mal año (ejem, ejem), así que si nos sobra espacio, podremos utilizarlo para guardar ahí backups y cosas de esas (es lo que yo hago). También es aconsejable que dicha partición se la primera particion de la unidad (primaria, claro está), ésto no es muy crítico, pero mi configuración tiene ésto en cuenta, con lo cual si situas la partición en otro sitio, deberás especificarlo en la configuración. Evidentemente no me voy a poner a explicar cómo hacer dicha partición, ya somos todos muy grandecitos para hacerlo solitos, así que cuando termines, te espero mas abajo...

Configurando uBoot

Una vez que tienes la partición hecha, copias la imagen uImage que compilaste en su día a dicha partición e insertas la tarjeta en el lector de tu mini2440. Conectas el puerto serie, abres minicom con la configuración que usaste para instalar uBoot y arrancas. Cuando salga el mensaje de que pulses una tecla para cancelar el arranque procedes:
U-Boot 1.3.2-mini2440 (Oct 15 2009 - 19:42:55)                                                      
I2C:   ready
DRAM:  64 MB
Flash:  2 MB
NAND:  128 MiB
Found Environment offset in OOB..
USB:   S3C2410 USB Deviced
In:    serial
Out:   serial
Err:   serial
MAC: 08:08:11:18:12:27
Hit any key to stop autoboot:  0 
MINI2440 # 
Lo primero que vamos a hacer, para asegurarnos de que todo va sobre ruedas, es hacer el arranque "a mano", de modo que sepamos exactamente qué parámetros tenemos que dar a uBoot para que cargue correctamente nuestro núcleo. Una vez que ya sepamos estos parámetros, configuraremos uBoot correctamente para que se haga todo de forma automática cada vez que encendamos nuestra tarjeta. Algunos de los comandos que se mostrarán ahora ya nos sonarán de la receta en la que instalamos uBoot, aún así los volveré a explicar ahora. Lo primero es inicializar la tarjeta SD:
MINI2440 # mmcinit
trying to detect SD Card...
Manufacturer:       0x1b, OEM "SM"
Product name:       "UD   ", revision 1.0
Serial number:      2697000253
Manufacturing date: 12/2006
CRC:                0x78, b0 = 1
READ_BL_LEN=15, C_SIZE_MULT=7, C_SIZE=3453
size = 2329935872
MINI2440 # 
Una vez que la tarjeta ha sido detectada e inicializada correctamente, se carga la imagen:
MINI2440 # ext2load mmc 0:1 0x32000000 uImage
2148500 bytes read
MINI2440 # 
Lo que hemos hecho ha sido decirle a uBoot que cargue el archivo uImage que se encuentra en la partición 1 de la tarjeta 0 (0:1) cuyo tipo es extX (ext2load) a partir de la dirección de memoria 0x32000000. Recordemos que en ésta imagen ya definimos el entrypoint, entre otras cosas, por lo que no necesitaremos definirlo mas. Ahora ya solo queda arrancar:
MINI2440 # bootm
## Booting kernel from Legacy Image at 32000000 ...
   Image Name:   Angstrom/2.6.31+git/mini2440
   Created:      2009-12-10   4:50:52 UTC
   Image Type:   ARM Linux Kernel Image (uncompressed)
   Data Size:    2148436 Bytes =  2 MB
   Load Address: 30008000
   Entry Point:  30008000
   Verifying Checksum ... OK
   Loading Kernel Image ... OK
OK
Starting kernel ...
<Lots and lots of logs....>
Failed to execute /sbin/init.  Attempting defaults...
Kernel panic - not syncing: No init found.  Try passing init= option to kernel.
[<c002b4c8>] (unwind_backtrace+0x0/0xdc) from [<c0301dd0>] (panic+0x34/0x118)
[<c0301dd0>] (panic+0x34/0x118) from [<c0026544>] (init_post+0x134/0x16c)
[<c0026544>] (init_post+0x134/0x16c) from [<c00085c4>] (kernel_init+0xd8/0x10c)
[<c00085c4>] (kernel_init+0xd8/0x10c) from [<c00277d8>] (kernel_thread_exit+0x0/0x8)
Como podemos observar, el núcleo ha arrancado correctamente aunque veamos un nunca bienvenido kernel panic. Éste es debido a que no tenemos sistema alguno instalado, con lo cual, cuando el kernel termina de cargar e inicializar el sistema no es capaz de lanzar el proceso Init, con lo que se detiene. De momento no lo necesitamos, éso será el contenido de una próxima receta. Con que arranque el núcleo nos daremos por satisfechos :-P. Puesto que ya hemos visto que nuestra configuración funciona, la guardamos:
MINI2440 # setenv bootcmd 'mmcinit; fat2load mmc 0:1 0x32000000 uImage; bootm'
MINI2440 # saveenv 
Saving Environment to NAND...
Erasing Nand...Writing to Nand... done
El comando setenv sirve para asignar valores a las variables de entorno de uBoot. En éste caso configuramos la variable bootcmd que es la que contiene los comandos que se ejecutarán en el arranque. Dichas instrucciones son las que probamos anteriormente para la carga del núcleo. saveenv como su nombre indica, sirve para hacer persistente el contenido de las variables de entorno, de forma que esten ahí cada vez que arranquemos la tarjeta. Con ésto ya debería ser suficiente para que tu núcleo arranque correctamente, pero ya que estamos metidos con uBoot vamos a hacer algo mas: Vamos a configurarlo para decirle en qué partición de la tarjeta tenemos instalado el sistema, así como con qué parámetros debe de arrancar el núcleo, ya que con los que arranca por defecto probablemente no tengamos acceso a un terminal desde el puerto serie (cosa que a veces puede ser muy útil). Para esto deberemos tocar otra variable de entorno, en éste caso bootargs que contiene los parámetros que son pasados al kernel:
MINI2440 # setenv bootargs 'boot=/dev/mmcblk0p2 rootwait=4 rw init=/sbin/init noinitrd console=ttySAC0,115200'
MINI2440 # saveenv
Saving Environment to NAND...
Erasing Nand...Writing to Nand... done
Lo que hemos hecho ha sido decirle que tenemos el sistema instalado en la partición 2 de la tarjeta SD (boot=/dev/mmcblk0p2), la ruta de init, y desde donde se puede acceder a la consola y a qué velocidad. La partición que se ha indicado como partición del sistema deberá ser forzosamente ext3, así que recomiendo que el espacio que te sobró en tu SD lo dediques a una partición para el sistema (cuando haga la preceptiva receta :-P). Ahora podemos ver el contenido de nuestras variables de entorno:
MINI2440 # printenv
bootdelay=3
baudrate=115200
ethaddr=08:08:11:18:12:27
ipaddr=10.0.0.111
serverip=10.0.0.4
netmask=255.255.255.0
usbtty=cdc_acm
mini2440=mini2440=0tb
bootargs_base=console=ttySAC0,115200 noinitrd
bootargs_init=init=/sbin/init
root_nand=root=/dev/mtdblock3 rootfstype=jffs2
root_mmc=root=/dev/mmcblk0p2 rootdelay=2
root_nfs=/mnt/nfs
set_root_nfs=setenv root_nfs root=/dev/nfs rw nfsroot=${serverip}:${root_nfs}
ifconfig_static=run setenv ifconfig ip=${ipaddr}:${serverip}::${netmask}:mini2440:eth0
ifconfig_dhcp=run setenv ifconfig ip=dhcp
ifconfig=ip=dhcp
set_bootargs_mmc=setenv bootargs ${bootargs_base} ${bootargs_init} ${mini2440} ${root_mmc}
set_bootargs_nand=setenv bootargs ${bootargs_base} ${bootargs_init} ${mini2440} ${root_nand}
set_bootargs_nfs=run set_root_nfs; setenv bootargs ${bootargs_base} ${bootargs_init} ${mini2440} ${root_nfs} ${ifconfig}
mtdids=nand0=mini2440-nand
mtdparts=mtdparts=mini2440-nand:256k(u-boot),128k(u-boot_env),5m(kernel),125568k(rootfs)
bootargs=root=/dev/mmcblk0p2 rootwait=4 rw init=/sbin/init noinitrd console=ttySAC0,115200
"ootcmd="mmcinit
filesize=20C8EC
partition=nand0,0
mtddevnum=0
mtddevname=u-boot
bootcmd=mmcinit; fat2load mmc 0:1 0x32000000 uImage; bootm
Environment size: 1209/131068 bytes
MINI2440 # 
Ahí podremos ver el contenido de todas las variables de entorno de uBoot. Aparte de las explicadas hay algunas interesantes como por ejemplo ifconfig que sirve para configurar si queremos que ejecute un cliente dhcp al arranque o si queremos darle una ip estática, bootdelay , que sirve para configurar el retardo en el arranque o baudrate, que como podemos imaginar, sirve para configurar la velocidad del puerto serie. Si reiniciamos ahora nuestra mini2440, podremos ver que arranca el núcleo perfectamente, aunque sin sistema poco podemos hacer... Paciencia.... :-D

Referencias



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