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Primeiros passos com ODYSSEY – STM32MP135D

ODYSSEY STM32MP135D é um computador de placa única compacto baseado em STM32 MPU que oferece hardware poderoso em um formato pequeno, projetado para uma variedade de usos que vão de casa inteligente a máquinas de venda automática, câmera IP etc. Ele oferece uma ampla gama de opções de conectividade projetadas para facilitar a prototipagem. O hardware está disponível em duas variantes diferentes:

Atualmente, apenas o buildroot é suportado como sistema operacional.

Hardware​

  • SoC: STM32MP135D

    • 32-bit Arm® Cortex®-A7
      • L1 32-Kbyte I / 32-Kbyte D
      • 128-Kbyte unified level 2 cache
      • Arm® NEON™ and Arm® TrustZone®

  • Suporta o sistema operacional buildroot.

  • Conectividade:

    • 2x portas ethernet de 10/100 Mbit/s,
      • eth1 suporta PoE e WOL.
    • 1x porta usb-a,
    • 1x Conector FPC CSI 30p,
    • 1x Conector FPC LCD 40p,
    • 40 pinos GPIO com pinagem compatível com raspberry pi.

  • Armazenamento / memórias:

    • 4 Gbits de DRAM,
    • 256 Kbits de EEPROM com tamanho de página de 64 bytes,
    • Slot para cartão micro SD com suporte a cartões SD, SDHC e SDXC,
    • 4 Gbytes de eMMC (apenas na variante com armazenamento em eMMC)

  • Opções de alimentação:

    • PoE através da porta eth1,
    • 5 V de entrada via conector usb-c.

  • Dimensões da placa nua: 85x56x17mm

  • Peso da placa nua: 36g

Primeiros passos​

Hardware​

Para começar a usar o hardware, você precisará do seguinte:

  • 1x ODYSSEY STM32MP135D,
  • 1x cabo usb-c para usb-a OU cabo usb-c para usb-c,
  • 1x cabo ethernet,
  • 1x cabo usb para uart como este aqui.

Primeiro, conecte cuidadosamente o cabo usb para uart para que você tenha acesso ao console serial. Consulte a imagem a seguir para ajudar você a conectar os pinos corretamente. Top down view of STM32MP135D ODYSSEY board with debug pins next to the boot jumper circled. Pins listed in order of closeness to boot jumpers: WAKE, GND, TX, RX

Usaremos o usb-c para alimentação neste guia. Conecte uma ponta do cabo usb-c à placa e depois conecte a outra ponta ao seu computador. Conecte o cabo ethernet à porta eth1 do ODYSSEY e a outra ponta ao seu roteador ou switch de rede.

Software​

Este guia usará os seguintes componentes de software:

  • buildroot versão 2023.02 ou posterior.
  • A árvore externa do buildroot a ser usada em conjunto com o buildroot principal.
  • snagboot, que é um conjunto de utilitários que ajuda a operar mais facilmente DFU e armazenamento em massa usb. Ele consiste em snagrecover, que tem como objetivo enviar o fsbl e o ssbl para a DRAM da placa, e em snagflash, que é projetado para realmente gravar dados no armazenamento persistente.

Nota: siga as instruções no repositório do snagboot para configurá-lo corretamente; isso está fora do escopo deste guia.

Recursos​

A árvore externa fornece o seguinte:

  • Um único stm32mp135d_odyssey_defconfig que compila um sistema mínimo e genérico consistindo em tf-a, optee, u-boot e o kernel linux para a cadeia de boot. O espaço de usuário é mínimo e consiste em um sistema init simples do busybox e shell.
    • Esse sistema pode ser usado das seguintes maneiras:
      • Gravado e inicializado a partir do eMMC (se o seu hardware o tiver)
      • Gravado e inicializado a partir de um cartão micro SD.
      • Inicializado via NFS.
  • Um script pós-compilação é usado para fornecer uma imagem de bootloader facilmente gravável para o eMMC. Ele combina a imagem -tf-a e FIP em um único arquivo, destinado a ser gravado usando DFU, nas regiões de boot desse eMMC.
  • Uma configuração genimage gera duas imagens de disco:
    • emmc.img contém uma partição u-boot-env para armazenar facilmente o ambiente do u-boot, juntamente com o rootfs. Espera-se que o bootloader seja armazenado nas regiões de boot do eMMC via DFU.
    • sdcard.img é composta por duas cópias de tf-a nas partições fsbl1 e fsbl2, respectivamente, junto com uma única partição fip que contém a imagem FIP. Há também uma partição u-boot-env igual à de emmc.img, juntamente com um único rootfs.
  • A árvore externa fornece um external.mk vazio, Config.in e um diretório packages para serem usados caso você deseje adicionar opções e conteúdo adicionais. Consulte a seção correspondente no manual do buildroot para saber mais.

Obtendo os softwares​

Este exemplo demonstra como obter o buildroot e a árvore externa necessária e depois configurá-los para serem usados:

Primeiro instale as dependências exigidas pelo Buildroot. Veja: O manual do usuário do buildroot, capítulo 2: Requisitos do sistema. Em seguida, configure o código-fonte:

wget https://buildroot.org/downloads/buildroot-2023.02.5.tar.gz
tar -xf buildroot-2023.02.5.tar.gz
mv buildroot-2023.02.5 buildroot
git clone https://github.com/xogium/buildroot-stm32mp135d-odyssey

Compilando​

Quando o código-fonte tiver sido configurado corretamente, você poderá prosseguir com a compilação:

cd buildroot
make BR2_EXTERNAL=/absolute/path/to/buildroot-stm32mp135d-odyssey stm32mp135d_odyssey_defconfig
make

Se tudo correr bem, você deverá agora ter um sistema compilado com sucesso no diretório output/images da sua árvore do buildroot.

ls -1 output/images
combined-tf-a-and-fip.img
emmc.img
fip.bin
rootfs.ext2
rootfs.ext4
rootfs.tar
sdcard.img
stm32mp135d-odyssey.dtb
tee.bin
tee-header_v2.bin
tee-pageable_v2.bin
tee-pager_v2.bin
tf-a-stm32mp135d-odyssey.stm32
u-boot.dtb
u-boot-nodtb.bin
zImage

Como usar o sistema​

Boot via eMMC​

Remova o jumper de boot do meio na placa para ter certeza de que o modo DFU está ativo. Certifique-se de abrir o console serial usando minicom ou outro programa similar, você vai precisar dele.

Como exemplo, aqui está como usar o gnu screen para acessar um console serial chamado ttyUSB0. A taxa de transmissão esperada é 115200n8.

sudo screen /dev/ttyUSB0 115200n8

Em seguida, execute o seguinte comando a partir do pacote snagboot e esteja pronto para interromper a sequência de boot ao chegar ao u-boot, pressionando qualquer tecla na janela do console serial:

cd output/images
snagrecover -s stm32mp13 -f ../../board/stm32mp135d-odyssey/utilities/stm32mp1-stm32mp135d-odyssey.yaml

Quando estiver no prompt do u-boot, digite o seguinte para habilitar a partição de boot do eMMC: mmc partconf 1 1 1 1. Isso habilita a primeira partição de boot do eMMC e garante que seja possível inicializar a partir dela, modificando o registrador ext csd 179. Depois, digite dfu 0 para expor todas as configurações alternativas de DFU para a sua máquina host, incluindo as regiões de boot do eMMC. Elas podem ser listadas usando o comando dfu-util:

dfu-util -l
Found DFU: [0483:df11] ver=0200, devnum=7, cfg=1, intf=0, path="3-3", alt=4, name="mmc1_boot2", serial="0021001A3232510937393835"
Found DFU: [0483:df11] ver=0200, devnum=7, cfg=1, intf=0, path="3-3", alt=3, name="mmc1_boot1", serial="0021001A3232510937393835"
...

Em seguida, use a ferramenta snagflash para gravar a imagem combinada do bootloader em ambas as regiões de boot:

snagflash -P dfu -p 0483:df11 --dfu-keep -D 3:combined-tf-a-and-fip.img
snagflash -P dfu -p 0483:df11 -D 4:combined-tf-a-and-fip.img

Depois que isso for feito, reinicie a placa e confirme que o boot via eMMC agora funciona como esperado, recolocando o jumper de boot do meio na placa. Ele apresentará erro ao inicializar a partir da partição 0 de mmc1, dado que a área de usuário está em branco, mas isso é normal neste estágio.

Quando você estiver novamente no prompt do u-boot, digite ums 0 1 para expor a área de usuário do eMMC como um dispositivo de armazenamento em massa usb para a sua máquina host. Use lsblk para determinar a qual nó de dispositivo ele foi atribuído e substitua sdX no comando a seguir pelo nó de dispositivo apropriado. Verifique duas vezes para garantir que você irá gravar no dispositivo correto, pois ele será totalmente apagado!

snagflash -P ums -s emmc.img -b /dev/sdX

Quando a gravação estiver concluída, pressione ctrl+c no prompt do u-boot para encerrar o modo de armazenamento em massa usb. Em seguida, reinicie sua placa novamente e confirme que ela agora está inicializando o linux e que você recebe um prompt de login. Faça login com o usuário root e sem senha.

Boot por cartão micro SD​

Se você deseja gravar o sistema em um cartão micro SD, proceda da seguinte forma, substituindo sdX pelo nó de dispositivo apropriado:

sudo dd if=output/images/sdcard.img of=/dev/sdX bs=4M conv=fsync

Onde sdX corresponde ao nó de dispositivo do cartão micro SD. Consulte a saída do comando lsblk para ter certeza de que você obteve o nó de dispositivo correto! Caso contrário, ocorrerá perda de dados, pois isso apaga todo o conteúdo do dispositivo de destino.

Use o minicom ou programa similar para se conectar ao console serial da placa. Como exemplo, aqui está como usar o gnu screen para acessar um console serial chamado ttyUSB0. A taxa de transmissão esperada é 115200n8.

sudo screen /dev/ttyUSB0 115200n8

Quando o cartão micro SD tiver sido gravado com sucesso, insira-o no soquete micro SD da placa STM32MP135D ODYSSEY e ajuste os jumpers de boot para inicializar a partir do micro SD (todos os jumpers removidos). Se necessário, reinicie a placa. Faça login com o usuário root e sem senha assim que você receber o prompt de login do buildroot.

Boot via Nfs​

Para inicializar o sistema via NFS, certifique-se de configurar seu /etc/exports conforme demonstrado, substituindo a sub-rede / endereços IP permitidos conforme necessário, fazendo o mesmo para os caminhos exportados:

/srv/nfs 192.168.1.0/24(rw,sync,crossmnt,fsid=0)
/srv/nfs/stm32mp135d 192.168.1.0/24(rw,nohide,insecure,no_subtree_check,async,no_root_squash)

Também certifique-se de que a configuração do seu servidor NFS habilite o modo UDP, como a seguir:

/etc/nfs.conf
[nfsd]
...
udp=y

Extraia o tarball de rootfs gerado no diretório apropriado, neste caso /srv/nfs/stm32mp135d:

cd output/images
sudo mkdir srv/nfs/stm32mp135d
sudo bsdtar -xpf rootfs.tar -C /srv/nfs/stm32mp135d

Remova o jumper de boot do meio para ter certeza de que o modo DFU está ativo. Certifique-se de abrir o console serial usando minicom ou outro programa similar, você vai precisar dele. Como exemplo, veja como usar gnu screen para acessar um console serial chamado ttyUSB0. A taxa de baud esperada é 115200n8.

sudo screen /dev/ttyUSB0 115200n8

Em seguida, execute o seguinte comando a partir do pacote snagboot e esteja pronto para interromper a sequência de boot ao chegar no u-boot, pressionando qualquer tecla na janela do console serial:

cd output/images
snagrecover -s stm32mp13 -f ../../board/stm32mp135d-odyssey/utilities/stm32mp1-stm32mp135d-odyssey.yaml

Quando você estiver no prompt do u-boot, poderá fazer boot via NFS fazendo o seguinte:

setenv eth1addr 2c:f7:f1:30:2b:62
setenv ethaddr 2c:f7:f1:30:2b:62
dhcp
nfs ${kernel_addr_r} 192.168.1.92:/srv/nfs/stm32mp135d/boot/zImage
nfs ${fdt_addr_r} 192.168.1.92:/srv/nfs/stm32mp135d/boot/stm32mp135d-odyssey.dtb
setenv bootargs root=/dev/nfs rootfstype=nfs ip=dhcp nfsroot=192.168.1.92:/srv/nfs/stm32mp135d,tcp,v3 rw quiet console=ttySTM0,115200n8 earlycon
bootz ${kernel_addr_r} - ${fdt_addr_r}

Onde 192.168.1.92 neste exemplo é a máquina que hospeda o servidor NFS. O endereço MAC definido também é um exemplo e não deve ser usado no mundo real. Ele é necessário por não haver endereços MAC definidos no OTP da placa, mas pode ser armazenado de forma semipermanente na EEPROM (veja abaixo). Faça login com o usuário root e sem senha.

EEPROM​

Layout​

A implementação atual para ler endereços MAC da EEPROM espera que o primeiro comece no deslocamento 0 e tenha um comprimento de 6 bytes. O segundo MAC deve ser armazenado no deslocamento 0x10 e também ter um comprimento de 6 bytes.

  • Dica: para gerar um MAC aleatório, use um gerador como este aqui.

Para armazenar o ambiente do u-boot na EEPROM, se você desejar fazê-lo, certifique-se de que o ambiente comece em um novo limite de página. As páginas têm 64 bytes de tamanho. Por exemplo, você pode definir o deslocamento do ambiente para 0x40, o tamanho permanecendo em 0x2000, e o deslocamento redundante para 0x2080. Aqui está um fragmento de configuração de u-boot de exemplo:

CONFIG_ENV_IS_IN_EEPROM=y
CONFIG_ENV_OFFSET=0x40
CONFIG_ENV_OFFSET_REDUND=0x2080
CONFIG_I2C_EEPROM=y
CONFIG_SYS_I2C_EEPROM_ADDR=0x50
CONFIG_NVMEM=y

Para aplicá-lo, execute make menuconfig no diretório de nível superior do buildroot. Vá até o menu de bootloaders, role até u-boot e modifique o caminho de fragments de configuração adicionais, por exemplo digitando $(BR2_EXTERNAL_STM32MP135D_ODYSSEY_PATH)/board/stm32mp135d-odyssey/configs/uboot.config.

Em seguida, faça uma recompilação usando make clean && make.

Em última análise, o layout é livre para você usar, exceto pela localização e comprimento dos endereços MAC.

Como usar a EEPROM​

Para fazer uso da EEPROM na sua placa, você tem acesso a ela como um dispositivo nvmem, tanto no u-boot quanto no linux. Por exemplo, vamos gravar um endereço MAC nela:

printf '\x2c\xf7\xf1\30\x2b\x62'|dd of=/sys/bus/nvmem/devices/0-00501/nvmem bs=1

Para armazenar um segundo endereço MAC, faça assim:

printf '\x2c\xf7\xf1\30\x2b\x63'|dd of=/sys/bus/nvmem/devices/0-00501/nvmem bs=1 seek=16

Como conectar e usar sensores Grove​

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