Fazendo boot do Linux na BeagleBoard-xM

A BeagleBoard.org recentemente apresentou a revisão BeagleBoard xM,
uma nova edição do hardware aberto altamente bem-sucedido
BeagleBoard atualmente na revisão C. Este artigo descreve o ambiente
necessário e as etapas para fazer o boot do Linux na BeagleBoard-xM
com Angstrom Linux, Android e Ubuntu.

Apresentando a BeagleBoard-xM

A BeagleBoard é uma placa de referência de tamanho pequeno contendo
um processador Texas Instruments Open Multimedia Application Platform
(OMAP) 3 system-on-a-chip (SoC) – o que inclui um núcleo ARM Cortex-A8,
um digital signal processor (DSP) Texas Instruments C64x+ e um mecanismo
gráfico integrado, assim como uma memória de acesso aleatório (RAM) dual
data rate (DDR) integrada.

O BeagleBoard é uma plataforma de baixo
custo para amadores, acadêmicos e profissionais que estão aprendendo
Linux e sistemas pequenos. A Figura 1 mostra a BeagleBoard-xM.

Figura 1. BeagleBoard-xM

Em um artigo anterior do developerWorks, explorei fazer boot do Linux na BeagleBoard revisão C,
que hospeda um processador OMAP3530 de 600MHz, RAM de 256MB e memória
flash NAND de 256MB.

A revisão xM é mais robusta, com um processador
OMAP3730 de 1GHz e RAM de 512MB. Faz boot a partir do cartão microSD sem
nenhuma memória flash e hospeda novas interfaces, incluindo conector
serial DB-9, hub Universal Serial Bus (USB) integrado de quatro portas e
uma porta Ethernet integrada.

A BeagleBoard-xM retém muitos recursos da
revisão C, incluindo saída Digital Visual Interface (DVI)-D, S-vídeo,
áudio, Joint Test Action Group (JTAG) e diversos cabeçalhos de expansão.

Construindo seu ambiente de trabalho

As seções a seguir mostram como originar os componentes necessários, configurar e testar o console.

Originando componentes

A BeagleBoard-xM é empacotada com um cartão microSD
pré-formatado de 4GB junto com um adaptador, de modo que se pode
conectar o cartão em um slot Secure Digital (SD)/MultiMediaCard (MMC)
padrão, mas sem cabos. É preciso o seguinte:

Fonte de alimentação
Use uma fonte de alimentação externa de 5V.
Cabo serial
A BeagleBoard-xM
fornece uma porta DB9 fêmea e exige um cabo serial para conectar o
console ao seu sistema host. Use um cabo direto (não modem nulo).
Se seu sistema host não tiver porta serial, use um cabo DB9 a USB.
Teclado USB e mouse USB
Monitor compatível com DVI-D e um cabo DVI-D a High-Definition
Multimedia Interface (HDMI)
Observe
que a placa não emite sinais Video Graphics Array (VGA) através desse
conector, então um cabo conversor DVI a VGA padrão não funcionará.
Cartões microSD de 4GB+ e um leitor de cartão
É
possível substituir os dados no cartão fornecido, mas é melhor comprar
alguns cartões para usar com diferentes distribuições. Use um leitor de
cartão USB se seu host não possuir leitor integrado.

Ativar a BeagleBoard-xM

Tradicionalmente, a BeagleBoard é ativada a partir de
uma fonte de alimentação externa de 5V ou um cabo USB On-The-Go (OTG).
Esses cabos, porém, fornecem apenas até 500mA, no limite mínimo para
ativar o xM.

É altamente recomendado usar uma fonte de alimentação
externa – seja uma fonte de alimentação de 5V com um tambor de 2,1mm
(centro positivo) ou um cabo Y que se conecte a duas portas USB no seu
host.

Configurando o console

Usuários do Linux podem usar minicom, mostrado nos
exemplos a seguir. Usuários do Microsoft Windows podem usar
Hyperterminal ou PuTTy, e usuários de Mac podem usar screen, ZTerm ou
MacWise.

Conecte o cabo serial na porta DB9 da BeagleBoard-xM e seu host e inicie minicom no modo de configuração como raiz:

sudo minicom -s

A Listagem 1 mostra o menu de configuração minicom.

Listagem 1. Menu de configuração minicom

            +-----[configuration]------+
            | Filenames and paths      |
            | File transfer protocols  |
            | Serial port setup        |
            | Modem and dialing        |
            | Screen and keyboard      |
            | Save setup as dfl        |
            | Save setup as..          |
            | Exit                     |
            | Exit from Minicom        |
            +--------------------------+

Selecione configuração da porta serial. O submenu resultante é mostrado na Listagem 2.

Listagem 2. Configuração da porta serial minicom

    +-----------------------------------------------------------------------+
    | A -    Serial Device      : /dev/ttyS0                                |
    | B - Lockfile Location     : /var/lock                                 |
    | C -   Callin Program      :                                           |
    | D -  Callout Program      :                                           |
    | E -    Bps/Par/Bits       : 115200 8N1                                |
    | F - Hardware Flow Control : No                                        |
    | G - Software Flow Control : No                                        |
    |                                                                       |
    |    Change which setting?                                              |
    +-----------------------------------------------------------------------+
            | Screen and keyboard      |
            | Save setup as dfl        |
            | Save setup as..          |
            | Exit                     |
            | Exit from Minicom        |
            +--------------------------+

Se seu cabo for um cabo serial direto, o dispositivo serial é /dev/ttyS0. Se usar um conversor USB, use /dev/ttyUSB0.
Se nenhum texto aparecer na próxima etapa, é possível que seu host
tenha atribuído um dispositivo diferente, então incremente 0 para 1 e
tente novamente.

Para todos os dispositivos, as configurações são
115200, 8 bits, sem paridade, 1 bit de parada e nenhum controle de fluxo
de hardware ou software.

Quando suas configurações estiverem corretas, salve esta configuração como padrão selecionando Save setup as dfl e, a seguir, Exit. A mensagem de boas-vindas do minicom aparece, como mostrado na Listagem 3.

Listagem 3. Mensagem de boas-vindas minicom

Welcome to minicom 2.3

OPTIONS: I18n
Compiled on Oct 24 2008, 06:37:44.
Port /dev/ttyS0

       Press CTRL-A Z for help on special keys

Para verificar, aplique alimentação ao seu BeagleBoard-xM e digite uma
chave para parar a contagem regressiva de boot. As mensagens do loader
de boot aparecem mostrando a versão do X-loader e U-boot, a data de
criação e a saída, com o U-boot mostrando detalhes sobre memória do
sistema, canais de entrada e saída, informações da placa de expansão e a
revisão da placa e ID da matriz, como mostrado na Listagem 4.

Listagem 4. X-Loader e U-Boot

Texas Instruments X-Loader 1.4.4ss (Aug 19 2010 - 02:49:27)
Beagle xM Rev A
Reading boot sector
Loading u-boot.bin from mmc


U-Boot 2010.03-dirty (Aug 20 2010 - 20:50:46)

OMAP3630/3730-GP ES1.0, CPU-OPP2, L3-165MHz,
OMAP3 Beagle board + LPDDR/NAND
I2C:   ready
DRAM:  512 MB
NAND:  256 MiB
In:    serial
Out:   serial
Err:   serial

Probing for expansion boards, if none are connected you'll see a harmless I2C error.

No EEPROM on expansion board
Beagle xM Rev A
Die ID #77f600001bf00000015739ea0701c021
Hit any key to stop autoboot:  0
OMAP3 beagleboard.org #

Desconecte a energia da BeagleBoard-xM.

Preparando para fazer o boot do Linux

Conecte seu teclado e mouse nos soquetes USB na BeagleBoard-xM.
Conecte um cabo de rede, se disponível, à tomada de Ethernet. Conecte o cabo
HDMI-a-DVI entre a placa e um monitor DVI-D.

As seguintes instruções são apenas para ativar e operar sua placa com essas três distribuições do Linux. Os links em Recursos contêm kits de desenvolvimento, toolchains e instruções para configurar ambientes de desenvolvimento completos.

Cabo do monitor

Certifique-se de nunca conectar o cabo do
monitor enquanto a placa estiver ligada, pois isso pode danificar a
placa. Sempre desconecte a alimentação primeiro.

Fazendo o boot do Angstrom Linux

O Angstrom Linux é um sistema operacional desenvolvido
especificamente para pequenos computadores, como a BeagleBoard-xM. A
maneira mais rápida de fazer o boot do Angstrom na BeagleBoard-xM é com
um cartão microSD que vem com a placa, contendo uma imagem Angstrom.

Porém, a imagem nesse cartão é uma imagem de verificação, o que
significa que é fornecida apenas para verificar a operação da placa. Ela
não contém uma interface gráfica com o usuário (GUI) e faz o boot por
padrão como um disco RAM. Assim, quaisquer alterações feitas são
perdidas ao desconectar.

O cartão microSD incluso contém uma única partição de File Allocation Table (FAT)
de aproximadamente 117MB, contendo o seguinte:

Loaders de boot X-loader (MLO) e U-boot
(u-boot.bin)
Kernel Linux (uImage)
Script de boot (user.scr)
Sistema de arquivos raiz do disco RAM (ramdisk.gz)
Arquivo md5sum para verificar os tamanhos de arquivo

O restante do cartão é não formatado. Para fazer boot, insira o cartão microSD e aplique
energia. Após a contagem regressiva de boot, o sistema automaticamente
chama o script de boot.

O texto do loader de boot é mostrado novamente
no console, seguido de mensagens de boot mostrando os processos de boot,
incluindo a execução do script em si, carregando o kernel e o disco RAM
e, por fim, iniciando o kernel como mostrado na Listagem 5.

Listagem 5. Fazendo boot de Angstrom

mmc1 is available
The user button is currently NOT pressed.
reading boot.scr

** Unable to read "boot.scr" from mmc 1:1 **
reading user.scr

755 bytes read
Running bootscript from mmc ...
## Executing script at 80200000
mmc1 is available
reading ramdisk.gz

19960110 bytes read
reading uImage

3190568 bytes read
Booting from ramdisk ...
## Booting kernel from Legacy Image at 80200000 ...
   Image Name:   Angstrom/2.6.32/beagleboard
   Image Type:   ARM Linux Kernel Image (uncompressed)
   Data Size:    3190504 Bytes =  3 MB
   Load Address: 80008000
   Entry Point:  80008000
   Verifying Checksum ... OK
   Loading Kernel Image ... OK
OK

Starting kernel ...

Uncompressing Linux.....................................................................
[    0.000000] Linux version 2.6.32 (ubuntu@ip-10-204-115-71) (gcc version 4.3.3 .......

Mensagens de boot do Linux se seguem e, por fim, o logotipo e prompt de login do Angstrom, como mostrado na Listagem 6.

Listagem 6. Console de login do Angstrom

.-------.                                          
|       |                  .-.                     
|   |   |-----.-----.-----.| |   .----..-----.-----.
|       |     | __  |  ---'| '--.|  .-'|     |     |
|   |   |  |  |     |---  ||  --'|  |  |  '  | | | |
'---'---'--'--'--.  |-----''----''--'  '-----'-'-'-'
                -'  |
                '---'

The Angstrom Distribution beagleboard ttyS2

Angstrom 2010.7-test-20100820 beagleboard ttyS2

beagleboard login:

Efetue login como root, nenhuma senha é necessária. É possível executar comandos básicos do Linux para testar o sistema. Tente executar testled e observe os diodos emissores de luz (LED) na BeagleBoard-xM.

Para ver o Angstrom em ação, é preciso um sistema de
arquivos raiz completo e um kernel correspondente. As seguintes
instruções mostram como fazer download e boot da imagem demo.

Navegue para a página demo do Angstrom BeagleBoard e leia as instruções.
Faça o download das imagens binárias para o loader
de boot e sistema de arquivos raiz a partir da página demo do Angstrom
BeagleBoard. Os arquivos necessários são:

mkcard.txt
MLO
u-boot.bin
Angstrom-Beagleboard-demo-image-glibc-ipk-2010.3-beagleboard.rootfs.tar.bz2

03. Insira um cartão microSD com pelo menos 4GB de capacidade e determine
seu nome de dispositivo. Por exemplo, se estiver usando um leitor de
cartão USB, use fdisk e procure um disco correspondendo às características do cartão. O exemplo a seguir mostra /dev/sdg:

# fdisk -l
...
Disk /dev/sdg: 3.9 GB, xxx bytes
255 heads, 63 sectors/track, xxx cylinders

04. Desmonte quaisquer partições no cartão. Use o nome de dispositivo do seu cartão no lugar de /dev/sdg no seguinte exemplo:

sudo umount /dev/sdg?

05. Formate seu cartão SD usando mkcard.txt.

Nota: Esteja certo de que está selecionando seu cartão SD, e não um disco do sistema. Use o nome de dispositivo do seu cartão no lugar de /dev/sdg no seguinte exemplo:

chmod +x mkcard.txt ; sudo ./mkcard.txt /dev/sdg

Quando a operação estiver concluída, seu cartão microSD contém duas posições primárias:

Uma partição de 70MB FAT rotulada boot.
Uma partição ext3 rotulada Angstrom
que compõe o restante da capacidade do cartão.

Se seu sistema não montar automaticamente essas partições após o script
criá-las, monte-as manualmente, substituindo o nome de dispositivo do
seu cartão por /dev/sdg no seguinte exemplo:

sudo mkdir -p /media/boot ; sudo mount /dev/sdg1 /media/boot
sudo mkdir /media/Angstrom ; sudo mount /dev/sdg2 /media/Angstrom

O restante deste exemplo presume que essas partições estão montadas como /media/boot e /media/Angstrom.

06. Desempacote os arquivos para a partição do sistema de arquivos raiz (esse comando pode levar algum tempo):

sudo tar -C /media/Angstrom -xjvf 
 Angstrom-Beagleboard-demo-image-glibc-ipk-2010.3-beagleboard.rootfs.tar.bz2

07. Copie os arquivos para a partição de boot, notando que a imagem do kernel vem diretamente do sistema de arquivos raiz:

cp MLO /media/boot
cp u-boot.bin /media/boot
cp /media/Angstrom/boot/uImage /media/boot

08. Quando todas as operações estiverem concluídas, sincroniza os sistemas de arquivos e desmonte as partições:

sync ; sudo umount /dev/sdg?

09. Insira o cartão em BeagleBoard-xM e aplique energia.

Nota: Se o primeiro boot falhar com um erro como este:

Kernel panic - not syncing: VFS: Unable to mount root fs on unknown-block...

Reinicie o sistema, pare a contagem regressiva de boot e digite o seguinte comando:

setenv mmcroot /dev/mmcblk0p2 rw

Então faça o boot do sistema digitando boot. O primeiro boot leva um tempo enquanto o sistema
configura a si mesmo. O logotipo Angstrom aparece no monitor, enquanto
no console cada componente é configurado.

Depois de cerca de 10 minutos,
uma tela de login Angstrom aparece no monitor e um prompt de boot é
exibido no console. Use a tela de login para definir um novo usuário e
efetuar login. Também é possível efetuar login no console como root, nenhuma senha é necessária.

Fazendo boot do Android

O Android provou ser um sistema operacional popular para BeagleBoard,
uma vez que a placa é uma plataforma de baixo custo para
desenvolvimento e teste do aplicativo Android.

Há diversas portas do
Android para a BeagleBoard. Este artigo usa o projeto rowboat. Certifique-se de conectar um teclado USB e um mouse, bem como um monitor DVI antes de iniciar.

Faça download do tarball binário pré-compilado a
partir da página Texas Instruments Android DevKit, certificando-se de
identificar a imagem pré-construída para o BeagleBoard-xM (beagleboard-xm.tar.gz).
Desempacote o tarball:

tar zxvf beagleboard-xm.tar.gz

03. Leia as instruções em README.txt.

04. Insira um cartão microSD com pelo menos 4GB de
capacidade e determine seu nome de dispositivo. Por exemplo, se estiver
usando um leitor de cartão USB, use fdisk e procure um disco correspondendo às características do cartão. O exemplo a seguir mostra /dev/sdg:

# fdisk -l
...
Disk /dev/sdg: 3.9 GB, xxx bytes
255 heads, 63 sectors/track, xxx cylinders

05. Formate seu cartão SD usando o script fornecido.

Nota: Esteja certo de que está selecionando seu cartão SD, e não um disco do sistema.

Use o dispositivo do cartão no lugar de /dev/sdg no seguinte exemplo:

mkmmc-android.sh /dev/sdg

Quando todas as operações estiverem concluídas, sincronize os sistemas de arquivo e desmonte as partições:

sync ; sudo umount /dev/sdg?

06. Insira o cartão microSD na BeagleBoard-xM e aplique alimentação.

O
primeiro boot leva um tempo enquanto o sistema configura a si mesmo.
Depois de cerca de quatro minutos, você deve ver o logotipo Android e
então uma tela inicial. Se a rede não ativar automaticamente, aguarde
outros cinco minutos e reinicialize. Observe que o console permanece
ativo e faz login automaticamente como root.

Fazendo boot do Ubuntu

O Ubuntu está rapidamente tornando-se uma distribuição popular para
netbooks, mobile
Internet devices (MIDs) e outros pequenos sistemas. A
Canonical, empresa-mãe do Ubuntu, dedicou recursos para fazer porta do
Ubuntu a processadores ARM, como a BeagleBoard. Como com o Android,
certifique-se de fazer plug-in em um monitor e teclado USB e mouse antes
de iniciar.

Leia as instruções na página Ubuntu OMAP Maverick Install.
Faça o download da imagem binária pré-compilada. Certifique-se de identificar a imagem para BeagleBoard-xM: Imagem de netbook pré-instalada para computadores TI OMAP3
(ubuntu-netbook-10.10-preinstalled-netbook-armel+omap.img.gz).
Não descompacte a imagem desta vez.
Insira um cartão microSD com pelo menos 4GB de
capacidade e determine seu nome de dispositivo. Por exemplo, se estiver
usando um leitor de cartão USB, use fdisk e procure um disco correspondendo às características do cartão. O exemplo a seguir mostra /dev/sdg:

# fdisk -l
...
Disk /dev/sdg: 3.9 GB, xxx bytes
255 heads, 63 sectors/track, xxx cylinders

04. Grave a imagem diretamente no cartão.

Nota: Esteja certo de que está selecionando seu cartão SD, e não um disco do sistema.

Use o dispositivo do seu cartão no lugar de /dev/sdg no exemplo a seguir:

sudo sh -c 'zcat 
 ./ubuntu-netbook-10.10-preinstalled-netbook-armel+omap.img.gz > /dev/sdg'

Nota: Se seu BeagleBoard-xM for uma revisão A3, pode
ser preciso fazer download de um kernel diferente. Consulte a página de
instalação do Ubuntu Maverick para detalhes.

Quando todas as operações estiverem concluídas, sincronize os sistemas de arquivos e desmonte as partições:

sync ; sudo umount /dev/sdg?

Insira o cartão na BeagleBoard-xM e aplique energia.
O
primeiro boot leva um tempo enquanto o sistema configura a si mesmo, e
durante esse período o monitor e o console podem permanecer escuros.
Depois de cerca de cinco minutos, o logotipo do Ubuntu aparece no
monitor, seguido por uma série de telas de configuração do sistema. Responda as perguntas de configuração usando o teclado e o mouse
conectado à BeagleBoard. Se a rede não ativar automaticamente, aguarde
até o sistema estar completamente operacional, desligue-o (acesse System e escolha Shut
Down), e depois reinicialize.

O console não permanece ativo para o Ubuntu. É preciso
interagir com o sistema através do monitor e do teclado ou mouse. Porém,
é possível instalar um servidor Virtual Network Computing (VNC) a
partir do Ubuntu Software Center e interagir com o sistema através da
VNC.

O que fazer a seguir

Cada um desses sistemas operacionais possui seu próprio ecossistema
de comunidade, incluindo sites da Web, wikis, listas de e-mails e canais
de Internet Relay Chat (IRC), assim como o BeagleBoard em si. Aproveite
esses excelentes recursos enquanto aprende sobre a BeagleBoard-xM e seu
sistema operacional escolhido.

Recursos

Aprender

BeagleBoard.org é o principal portal para tudo sobre a BeagleBoard, incluindo Manual de Referência do Sistema BeagleBoard-xM (PDF). Os dois principais sites para informações geradas pela comunidade são eLinux.org BeagleBoard wiki
e o menor wiki em code.google.com.
O principal site Angstrom possui muitas informações sobre a distribuição Angstrom. Informações sobre o uso da imagem de validação inclusa estão na página Diagnostics. É possível fazer o download do software para BeagleBoard na página demo Angstrom BeagleBoard
(certifique-se de ler as instruções na metade inferior da página).
Também é possível criar uma imagem pré-construída usando a ferramenta Narcissus
do Angstrom
Os recursos Android para a BeagleBoard-xM incluem o site da Web Rowboat , bem como a página Texas Instruments Android DevKit. Para saber mais sobre o sistema operacional Android em geral, inicie com a página do Android.
Os recursos Ubuntu para BeagleBoard-xM incluir a página BeagleBoardUbuntu no eLinux.org bem como a página de instalação do OMAP Maverick no wiki do Ubuntu. Para saber mais sobre o sistema operacional Ubuntu em geral, inicie com a página principal do Ubuntu.
Integrated Linux Primer, 2ª Ed. por Chris Hallinan (Prentice Hall, 2010) é um dos recursos absolutos para aprender sobre Linux integrado.
“Boot do Linux na Beagle Board” (developerWorks, agosto de 2009) mostra como fazer boot do Linux na BeagleBoard revisão C.
The Open Source Way
é um wiki, livro e (em breve) livro-texto com conteúdo criado pela
comunidade dedicado a definir como as coisas são feitas no mundo da
abertura e para promover o software livre em novos domínios, como
educação, governo e negócios.
Na zona Linux do developerWorks,
você encontrará muitos artigos e tutoriais de instruções, bem como downloads, fóruns de discussão e muitos outros recursos para desenvolvedores e administradores Linux.
Fique por dentro dos eventos técnicos e webcasts do developerWorks
focados em uma série de produtos IBM e tópicos do segmento de mercado de TI.
Participe de um briefing ao vivo e gratuito
developerWorks para se atualizar rapidamente sobre produtos e ferramentas IBM, bem como tendências do segmento de mercado de TI.

Discutir

Visite a Lista de e-mails de discussão sobre BeagleBoard e o canal BeagleBoard IRC para discutir qualquer coisa sobre BeagleBoard.
Participe da comunidade do developerWorks.
Entre em contato com outros usuários do developerWorks e explore os
blogs, fóruns, grupos e wikis voltados para desenvolvedores.

***

artigo publicado originalmente no developerWorks Brasil, por Jeffrey Osier-Mixon

Jeffrey Osier-Mixon é escritor técnico, defensor de software livre e gerente de comunidade. Ele mantém um blog com atualizações diárias sobre software livre, possui um Meld integrado a uma comunidade Linux e faz palestras em conferências sobre o Linux.

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