SDカードからのブート

MA-S1xx シリーズは MA-E3xx シリーズと同様、オンボードフラッシュメモリ(SPI Flash)からだけではなく、
SD カードからのブート(MMC boot)も可能です。

準備

ブート可能なSDカードには、条件があります。

1番目のパーティションが、FAT であること(FAT32 も可)
1番目のパーティションに、ブートローダーの2つのファイルがあること

デフォルト状態では、ブートローダーから起動したあと Linux も起動する場合、root filesystem として mount する 2番目のパーティションが
ext4 と想定したスクリプトになっているため、パーティションを作成する必要があります。そのため、Linux で作業を行います。

パーティションの作成

1番目のパーティション : FAT32(LBA)
2番目のパーティション : ext4

としてパーティションを作成します。

root@gemini:~# fdisk /dev/mmcblk1

Welcome to fdisk (util-linux 2.34).
Changes will remain in memory only, until you decide to write them.
Be careful before using the write command.


Command (m for help): d
Selected partition 1
Partition 1 has been deleted.

Command (m for help): n
Partition type
   p   primary (0 primary, 0 extended, 4 free)
   e   extended (container for logical partitions)
Select (default p): p
Partition number (1-4, default 1): 1
First sector (2048-3911679, default 2048): 
Last sector, +/-sectors or +/-size{K,M,G,T,P} (2048-3911679, default 3911679): +64M

Created a new partition 1 of type 'Linux' and of size 64 MiB.

Command (m for help): t
Selected partition 1
Hex code (type L to list all codes): c
Changed type of partition 'Linux' to 'W95 FAT32 (LBA)'.

Command (m for help): n
Partition type
   p   primary (1 primary, 0 extended, 3 free)
   e   extended (container for logical partitions)
Select (default p): p
Partition number (2-4, default 2): 2
First sector (133120-3911679, default 133120): 
Last sector, +/-sectors or +/-size{K,M,G,T,P} (133120-3911679, default 3911679): 

Created a new partition 2 of type 'Linux' and of size 1.8 GiB.

Command (m for help): a
Partition number (1,2, default 2): 1

The bootable flag on partition 1 is enabled now.

Command (m for help): p
Disk /dev/mmcblk1: 1.89 GiB, 2002780160 bytes, 3911680 sectors
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disklabel type: dos
Disk identifier: 0x00000000

Device         Boot  Start     End Sectors  Size Id Type
/dev/mmcblk1p1 *      2048  133119  131072   64M  c W95 FAT32 (LBA)
/dev/mmcblk1p2      133120 3911679 3778560  1.8G 83 Linux

Command (m for help): w
The partition table has been altered.
Calling ioctl() to re-read partition table.
Syncing disks.

root@gemini:~#

ファイルシステムの作成

mkfs.vfat, mkfs.ext4 でそれぞれファイルシステムを作成します。

root@gemini:~# mkfs.vfat /dev/mmcblk1p1 
mkfs.fat 4.1 (2017-01-24)

root@gemini:~# mkfs.ext4 -m 0 /dev/mmcblk1p2 
mke2fs 1.45.5 (07-Jan-2020)
Discarding device blocks: done                            
Creating filesystem with 472320 4k blocks and 118080 inodes
Filesystem UUID: c559e2aa-5cc4-4393-87d8-eee08d0cb027
Superblock backups stored on blocks: 
	32768, 98304, 163840, 229376, 294912

Allocating group tables: done                            
Writing inode tables: done                            
Creating journal (8192 blocks): done
Writing superblocks and filesystem accounting information: done 

root@gemini:~#

FAT 領域の mount

ブートローダーのファイルをコピーするので、FAT の領域を適当な場所に mount しておきます。

root@gemini:~# mount /dev/mmcblk1p1 /mnt/sd

ブートローダーのファイルの入手

SDcard boot 用 bootloader からダウンロードし、ZIP を展開しておきます。

ブートローダーファイルの配置

ダウンロードして展開したファイルを SD 1番目の FAT 領域にコピーします。

root@gemini:~# cd /mnt/sd
root@gemini:/mnt/sd# cp /tmp/boot.bin .  
root@gemini:/mnt/sd# cp /tmp/barebox.bin .
root@gemini:/mnt/sd# ls -l
total 472
-rwxr-xr-x 1 root root 459267 Nov  9 09:34 barebox.bin
-rwxr-xr-x 1 root root  20665 Nov  9 09:34 boot.bin

SDcard からの起動

bootloader の起動

DIPSW を [OFF - OFF - OFF - ON] に設定¹⁾し、再起動します。

[ 4245.860956] reboot: Restarting system


AT91Bootstrap 3.9.1-00020-g74e795d (Wed Mar 11 09:31:51 JST 2020)

SD/MMC: Image: Read file barebox.bin to 0x26f00000
MMC: ADMA supported
SD: Card Capacity: Standard
SD: Specification Version 3.0X
SD/MMC: Done to load image


barebox 2020.02.0-00221-g0accd163f #134 Fri Oct 9 13:28:05 JST 2020


Board: Century Systems Gemini
AT91: Detected soc type: sama5d2
AT91: Detected soc subtype: sama5d26cu
mdio_bus: miibus0: probed
macb f8008000.ethernet@f8008000.of: Cadence GEM at 0xf8008000
atmel-ehci 500000.ehci@500000.of: USB EHCI 1.00
atmel_spi f8000000.spi@f8000000.of: version: 0x311
m25p80 m25p80@00: sst26vf016b (2048 Kbytes)
at91-twi f8028000.i2c@f8028000.of: AT91 i2c bus driver.
at91-twi fc028000.i2c@fc028000.of: AT91 i2c bus driver.
sama5d2-sdhci a0000000.sdio-host@a0000000.of: registered as emmc
emmc: detected MMC card version 5.0
emmc: Capacity: 1840 MiB
emmc: registered emmc
sama5d2-sdhci: "enable_cd" pin found, set to High.
sama5d2-sdhci b0000000.sdio-host@b0000000.of: registered as sd
sd: detected SD card version 2.0
sd: Capacity: 1910 MiB
sd: registered sd
pstore: Registered ramoops as persistent store backend
ramoops: attached 0x100000@0x3fecc000, ecc: 16/0
malloc space: 0x27cfe500 -> 0x3fcfe4ff (size 384 MiB)
envfs: no envfs (magic mismatch) - envfs never written?
running /env/bin/init...
* mounting /dev/emmc.0 to /mnt/emmc.0 (filesystem type: fat)
* mounting /dev/emmc.1 to /mnt/emmc.1 (filesystem type: ext4)
ext4 ext40: EXT2 rev 1, inode_size 256, descriptor size 64
* mounting /dev/sd.0 to /mnt/sd.0 (filesystem type: fat)
* mounting /dev/sd.1 to /mnt/sd.1 (filesystem type: ext4)
ext4 ext41: EXT2 rev 1, inode_size 256, descriptor size 64
* Power OFF/ON RS9116...done.

Hit m for menu or any other key to stop autoboot:    1

type exit to get to the menu
barebox:/

AT91Bootstrap の起動時の出力が “SD: ” になっており、SDcard から起動していることが確認できました。

Linux の起動

ここまでで SDcard からブートローダーの起動まで確認できました。
SDcard の 2 番目のパーティションに root filesystem を配置して起動するためには、追加で

root filesystem の配置
Kernel, devicetree blob の配置

が必要となります。

2. の Kernel, devicetree blob は実機で動作しているものをコピーして使用することもできます。
その場合、まずは本体 Flash Memory の root filesystem を使用して起動させます。

ext4 ext41: EXT2 rev 1, inode_size 256, descriptor size 64
* Power OFF/ON RS9116...done.

Hit m for menu or any other key to stop autoboot:    1

type exit to get to the menu
barebox:/ boot   <---------------- boot と入力し、Enter
Booting entry 'emmc'
... 中略 ...
[  OK  ] Started monitoring mobile device.
[  OK  ] Started dnsmasq - A lightw�.|t DHCP and caching DNS server.
[  OK  ] Reached target Host and Network Name Lookups.
         Starting WireGuard via wg-quick(8) for wg0...
[  OK  ] Started WireGuard VPN(wg) Key Generation.
[  OK  ] Finished WireGuard via wg-quick(8) for wg0.

Ubuntu 20.04.1 LTS gemini ttyS0

gemini login:

Kernel 関係イメージのコピー

SDcard 1番目パーティションの mount

SDcard の 1番目のパーティションの FAT 領域を mount します。

root@gemini:~# mount /dev/mmcblk1p1 /mnt/sd
root@gemini:~# ls -l /mnt/sd
total 466
-rwxr-xr-x 1 root root 459267 Nov  9 10:26 barebox.bin
-rwxr-xr-x 1 root root  15361 Nov  9 10:26 boot.bin
root@gemini:~#

Kernel 関係ファイルのコピー

SDcard 1番目のパーティションに、Kernel 関係のファイルをコピーします。

root@gemini:~# cd /ro/.host/area0/
root@gemini:/ro/.host/area0# ls -l
total 83380
-rwxr-xr-x 1 root root    33485 Nov  6 15:45 at91-centurysys-gemini-00.dtb
-rwxr-xr-x 1 root root    33735 Nov  6 15:45 at91-centurysys-gemini-01.dtb
-rwxr-xr-x 1 root root     1770 Nov  6 15:45 at91-centurysys-gemini-01.dtbo
-rwxr-xr-x 1 root root     1683 Nov  6 15:45 at91-centurysys-gemini-02.dtbo
-rwxr-xr-x 1 root root     1705 Nov  6 15:45 at91-centurysys-gemini-03.dtbo
-rwxr-xr-x 1 root root  2460716 Nov  6 15:45 initramfs.img
-rwxr-xr-x 1 root root  4843728 Nov  6 15:45 kernel.img
-rwxr-xr-x 1 root root  1343488 Nov  6 15:45 kmod.img
-rwxr-xr-x 1 root root 76607488 Nov  6 15:45 rootfs.img
root@gemini:/ro/.host/area0# cp at91-centurysys-gemini* kernel.img /mnt/sd/
root@gemini:/ro/.host/area0# ls -l /mnt/sd
total 5306
-rwxr-xr-x 1 root root   33485 Nov  9 12:02 at91-centurysys-gemini-00.dtb  <--- DeviceTree
-rwxr-xr-x 1 root root   33735 Nov  9 12:02 at91-centurysys-gemini-01.dtb 
-rwxr-xr-x 1 root root    1770 Nov  9 12:02 at91-centurysys-gemini-01.dtbo <--- DeviceTree Overlay
-rwxr-xr-x 1 root root    1683 Nov  9 12:02 at91-centurysys-gemini-02.dtbo
-rwxr-xr-x 1 root root    1705 Nov  9 12:02 at91-centurysys-gemini-03.dtbo
-rwxr-xr-x 1 root root  459267 Nov  9 10:26 barebox.bin
-rwxr-xr-x 1 root root   15361 Nov  9 10:26 boot.bin
-rwxr-xr-x 1 root root 4843728 Nov  9 12:02 kernel.img <--- Kernel 本体

SDcard から起動する場合、Kernel は uImage というファイル名を見るようになっているため、rename しておきます。

root@gemini:/mnt/sd# mv kernel.img uImage
root@gemini:/mnt/sd# ls -l
total 5306
-rwxr-xr-x 1 root root   33485 Nov  9 12:02 at91-centurysys-gemini-00.dtb
-rwxr-xr-x 1 root root   33735 Nov  9 12:02 at91-centurysys-gemini-01.dtb
-rwxr-xr-x 1 root root    1770 Nov  9 12:02 at91-centurysys-gemini-01.dtbo
-rwxr-xr-x 1 root root    1683 Nov  9 12:02 at91-centurysys-gemini-02.dtbo
-rwxr-xr-x 1 root root    1705 Nov  9 12:02 at91-centurysys-gemini-03.dtbo
-rwxr-xr-x 1 root root  459267 Nov  9 10:26 barebox.bin
-rwxr-xr-x 1 root root   15361 Nov  9 10:26 boot.bin
-rwxr-xr-x 1 root root 4843728 Nov  9 12:02 uImage

root filesystem の作成

root filesystem を SDcard 2番目のパーティションに作成します。
debootstrap や配布されている rootfs のイメージを展開する方法などがありますが、本体ファームウェアのファイルシステムをコピーする方法でやってみます。

root@gemini:~# umount /mnt/sd ・・・・・ FAT 領域の umount

root@gemini:~# mount /dev/mmcblk1p2 /mnt/sd
root@gemini:~# cd /mnt/sd/

現在の root filesystem のベース部分(squashfs を mount した箇所) を SDcard にコピーします。

root@gemini:/mnt/sd# cp -af /ro/* .
root@gemini:/mnt/sd# ls -la
total 92
drwxr-xr-x 21 root root  4096 Nov 10 11:06 .
drwxr-xr-x  7 root root    70 May 29 20:07 ..
drwxr-xr-x  2 root root  4096 Nov  6 15:39 bin
drwxr-xr-x  2 root root  4096 Nov  6 15:41 boot
drwxr-xr-x  4 root root  4096 Sep  7  2017 dev
drwxr-xr-x 79 root root  4096 Nov  6 15:40 etc
drwxr-xr-x  3 root root  4096 Sep  7  2017 home
drwxr-xr-x 16 root root  4096 Oct  9 11:57 lib
drwx------  2 root root 16384 Nov  9 10:25 lost+found
drwxr-xr-x  2 root root  4096 Sep  7  2017 media
drwxr-xr-x  7 root root  4096 May 29 20:07 mnt
drwxr-xr-x  3 root root  4096 Jun  8 18:33 opt
drwxr-xr-x  2 root root  4096 Apr 13  2016 proc
drwx------  3 root root  4096 Nov  6 15:41 root
drwxr-xr-x 14 root root  4096 Jul  5  2019 run
drwxr-xr-x  2 root root  4096 Nov  6 15:39 sbin
drwxr-xr-x  2 root root  4096 Sep  7  2017 srv
drwxr-xr-x  2 root root  4096 Feb  5  2016 sys
drwxrwxrwt  2 root root  4096 Nov  6 15:41 tmp
drwxr-xr-x 10 root root  4096 Sep  7  2017 usr
drwxr-xr-x 12 root root  4096 Aug 27  2018 var

再起動

これで SDcard に

bootloader (at91bootstrap, barebox)
Kernel (uImage, dtb)
root filesystem

が準備できましたので、DIPSW の設定を SDcard rootfs([OFF - ON - OFF - ON]) に変更して再起動します。

root@gemini:~# reboot
root@gemini:~# 
Session terminated, killing shell...logout
 ...killed.
Terminated

コンソールでは次のように、SDcard(mmcblk1) から各種ファイルをロードして起動していることが確認できます。

... 略 ...
ext4 ext41: EXT2 rev 1, inode_size 256, descriptor size 64
* Power OFF/ON RS9116...done.

Hit m for menu or any other key to stop autoboot:    1
Booting entry 'sd' <------------------------------- SDcard rootfs 選択
* found devicetree file for option_code 00: /mnt/sd.0/at91-centurysys-gemini-00.dtb
* found devicetree overlay file for xio_id 1: /mnt/sd.0/at91-centurysys-gemini-01.dtbo
   Image Name:   Linux-5.4.41-linux4sam-2020.04+
   Created:      2020-10-23   0:21:03 UTC
   OS:           Linux
   Architecture: ARM
   Type:         Kernel Image
   Compression:  uncompressed
   Data Size:    4843664 Bytes = 4.6 MiB
   Load Address: 20008000
   Entry Point:  20008000

Loading U-Boot uImage '/mnt/sd.0/uImage'
Loading devicetree from '/mnt/sd.0/at91-centurysys-gemini-00.dtb'
ramoops: Adding reserved-memory node
ramoops: Adding ramoops node
commandline:  console=ttyS0,115200   board_id=00      mobiledev=AML574A   root=/dev/mmcblk1p2 rw rootfstype=ext4 rootwait   xio_id=1 <---- rootfs が mmcblk1p2, ext4 指定
[    0.000000] Booting Linux on physical CPU 0x0
[    0.000000] Linux version 5.4.41-linux4sam-2020.04+ (root@ryzen7) (gcc version 9.3.0 (Ubuntu 9.3.0-17ubuntu1~20.04)) #46 PREEMPT Fri Oct 23 09:20:51 JST 2020
[    0.000000] CPU: ARMv7 Processor [410fc051] revision 1 (ARMv7), cr=10c53c7d
[    0.000000] CPU: PIPT / VIPT nonaliasing data cache, VIPT aliasing instruction cache
[    0.000000] OF: fdt: Machine model: Century Systems Gemini
[    0.000000] Memory policy: Data cache writeback
[    0.000000] CPU: All CPU(s) started in SVC mode.
[    0.000000] Built 1 zonelists, mobility grouping on.  Total pages: 129920
[    0.000000] Kernel command line:  console=ttyS0,115200   board_id=00      mobiledev=AML574A   root=/dev/mmcblk1p2 rw rootfstype=ext4 rootwait   xio_id=1
... 略 ...

ログインしてみると、root(/) が SDcard になっていることが確認できました。

         Starting Update UTMP about System Runlevel Changes...
[  OK  ] Finished Update UTMP about System Runlevel Changes.

gemini login: root
Password: 
Welcome to Ubuntu 20.04.1 LTS (GNU/Linux 5.4.41-linux4sam-2020.04+ armv7l)

 * Documentation:  https://help.ubuntu.com
 * Management:     https://landscape.canonical.com
 * Support:        https://ubuntu.com/advantage

The programs included with the Ubuntu system are free software;
the exact distribution terms for each program are described in the
individual files in /usr/share/doc/*/copyright.

Ubuntu comes with ABSOLUTELY NO WARRANTY, to the extent permitted by
applicable law.

root@gemini:~# df
Filesystem     1K-blocks   Used Available Use% Mounted on
/dev/root        1826824 245936   1564504  14% /
devtmpfs          254076      0    254076   0% /dev
tmpfs             254588      0    254588   0% /dev/shm
tmpfs              50920    772     50148   2% /run
tmpfs               5120      0      5120   0% /run/lock
tmpfs             254588      0    254588   0% /sys/fs/cgroup
tmpfs              50916      0     50916   0% /run/user/0
root@gemini:~#

¹⁾

参照: ブートデバイスおよびブートモードの選択 (DIPSW 設定)

MA-X/MA-S/MA-E/IP-K Developers' WiKi

目次

SDカードからのブート

準備

パーティションの作成

ファイルシステムの作成

FAT 領域の mount

ブートローダーのファイルの入手

ブートローダーファイルの配置

SDcard からの起動

bootloader の起動

Linux の起動

Kernel 関係イメージのコピー

最新ファームウェア領域の確認

SDcard 1番目パーティションの mount

Kernel 関係ファイルのコピー

root filesystem の作成

再起動

MA-X/MA-S/MA-E/IP-K Developers' WiKi

ユーザ用ツール

サイト用ツール

目次

SDカードからのブート

準備

パーティションの作成

ファイルシステムの作成

FAT 領域の mount

ブートローダーのファイルの入手

ブートローダーファイルの配置

SDcard からの起動

bootloader の起動

Linux の起動

Kernel 関係イメージのコピー

最新ファームウェア領域の確認

SDcard 1番目パーティションの mount

Kernel 関係ファイルのコピー

root filesystem の作成

再起動

ページ用ツール