Title: Routeur maison avec un carte sama5d35
Author: kleph
Email: kleph@kleph.info
Category: Article
Date: 2013/07/04
Tags: Linux, Arm, Debian, Embedded
Slug: Home router with sama5d35
Lang: fr


Un article dans lequel je vais essayer de décrire/documenter comment j'ai installé une debian à côté de l'OS de démo sur la carte sama5d35 gagnée au Fosdem 2013 (merci encore ! )
L'idée était de ne pas écraser le système de démo et d'essayer d'utiliser le système le plus "normal" possible. C'est à dire le moins de patch noyau et une debian ARM.

[TOC]

## Compilation
### Toolchain / sources
Je me suis inspiré de ce wiki pour gcc et u-boot (http://www.eewiki.net/display/linuxonarm/SAMA5D3)
J'ai aussi pris les patch u-boot en suivant les liens donnés sur le wiki.
Une fois le compilateur installé, on exporte la variable CC qui contient le chemin et le préfix de l'architecture et en informant make que l'on utilise un autre compilateur :
``` bash
	export CC=`${HOME}/cross/gcc-arm-none-eabi-4_6-2012q4/bin/arm-none-eabi-
	ARCH=arm CROSS_COPILE=${CC} make [...]
```
U-boot et le noyau seront compilés de cette manière.

Comme dit juste en dessous, je n'ai pas utilisé at91bootstrap et j'ai laissé celui d'origine dans le firmware.

### u-boot
- sources
- patches
- configuration : `ARCH=arm CROSS_COPILE=${CC} make sama5d3x_defconfig`
- installation : copie de `u-boot.binn à la racine de la carte SD

### Noyau
- at91 patché [TODO: retrouver l'adresse du git]
- Les patch d'at91 ne sont toujours pas intégrés au noyau 3.9. L'ensemble de patch est assez gros, il contient 15-20 patches
- Peut-être pour le 3.10 ? Oui \o/ à tester ;-)

#### 3.10.1
- compilé à partir de a configuration fonctionnelle du 3.6.9
- freeze au chargement de l'usb
- si je désactive l'USB, ça freeze au chargement des pilotes mmc.
- à creuser


## Configuration
### firmware
Je n'ai pas flashé le bootloader ni la NAND pour l'instant.

Le chargeur d'amorçage interne [at91bootstrap] vérifie s'il y a une carte SD avant de démarrer sur la NAND.
Attention, le deuxième slot, celui pour µSD, n'est pas parcouru au démarrage, contrairement à ce qui est listé dans le diagramme de la /datasheet/ (Atmel_11121_32-bit-Cortex-A5-Microcontroller_SAMA5D3_Datasheet.pdf).
Par contre, dans la documentation utilisateur ((Atmel_11180_32-bit-Cortex-A5-Microcontroller_SAMA5D3-Series-EK_User-Guide.pdf))la description du processus d'amorçage ne mentionne que le premier slot, celui pour carte SD.

Ça m'a pris une bonne semaine pour m'apercevoir de ça... Je pensais que mes compilations étaient mauvaises et/ou que j'allais absolument devoir flasher la mémoire NAND de la carte avec SAM-BA.

Mais finalement, avec u-boot contenu dans un fichier `u-boot.bin` et un noyau sur une partition FAT(16 ou 32) de la carte SD, on peut démarrer son propre système sans avoir à flasher le système de démo de la carte.

Pour la configuration, j'ai utilisé le cable µUSB<-> USB pour connecter la carte à mon PC de bureau.

Ensuite, j'ai utilisé `screen` pour me connecter à la console série :
	screen /dev/ttyACM0

NOTE: On peut interrompre le démarrage d'U-Boot en frappant une touche avant qu'il ne commence à analyser les différents périphériques pour démarrer.


## Chargeur d'amorçage
Les paramètres d'U-boot

On peut configurer les paramètres qu'U-Boot utilisera depuis la ligne de commande.
Voici des paramètres pour démarrer le noyau original fourni avec la carte et un système sur la carte SD

	setenv bootargs console=ttyS0,115200 mtdparts=atmel_nand:8M(bootstrap/uboot/kernel)ro,-(rootfs) rw rootfs=ext3 root=/dev/mmcblk0p2 rootdelay=2

Pour les archives, voici les paramètres de démarrage d'origine, pour démarrer depuis la NAND :
	console=ttyS0,115200 mtdparts=atmel_nand:8M(bootstrap/uboot/kernel)ro,-(rootfs) rw rootfstype=ubifs ubi.mtd=1 root=ubi0:rootfs


Les paramètres peuvent être aussi être donnés dans un fichier de configuration : uEnv.txt
Voici le mien :
``` bash
dtb_file=sama5d35ek.dtb

console=ttyS0,115200
optargs=console=tty0

mmcroot=/dev/mmcblk0p2 ro
mmcrootfstype=ext2 rootwait fixrtc
```

Voici ma configuration u-boot après l'interruption :
``` bash
	baudrate=115200
	bootargs=console=ttyS0,115200 earlyprintk root=/dev/mmcblk0p2 rw rootfstype=ext2 rootwait
	bootcmd=if mmc rescan; then echo SD/MMC found on device;if run loadbootenv; then echo Loaded environment from ${bootenv};run importbootenv;fi;if run loadzimage; then run loaddtb;run mmcboot;fi;fi;
	bootdelay=3
	bootenv=uEnv.txt
	bootfile=zImage
	console=ttyS0,115200n8
	dtb_file=sama5d34ek.dtb
	dtbaddr=0x21000000
	ethact=macb0
	importbootenv=echo Importing environment from mmc ...; env import -t $loadaddr $filesize
	loadaddr=0x22000000
	loadbootenv=load mmc ${mmcdev} ${loadaddr} ${bootenv}
	loaddtb=load mmc ${mmcdev} ${dtbaddr} /dtbs/${dtb_file}
	loadzimage=load mmc ${mmcdev} ${loadaddr} ${bootfile}
	mmcargs=setenv bootargs console=${console} ${optargs} root=${mmcroot} rootfstype=${mmcrootfstype}
	mmcboot=echo Booting from mmc ...; run mmcargs; bootz ${loadaddr} - ${dtbaddr}
	mmcdev=0
	mmcroot=/dev/mmcblk0p2 ro
	mmcrootfstype=ext4 rootwait
```


La ligne bootcmd va être exécutée lorque l'on tape "boot".
Elle est composée de plusieurs autres commandes :
- loadenv qui charge le fichier uEnv.txt(bootenv) en mémoire, puis importenv qui lit la configuration
- loadzImage charge le fichier zImage(bootfile) en mémoire
- loaddtb charge le device tree [wiki](http://www.devicetree.org/Main_Page)(dtb_file)
- mmcboot qui passe la main au noyau

On voir donc que la plupart des noms de fichiers sont paramétrables, on peut donc assez facilement avoir une configuration avec un noyau stable et un autre de test.



## Système d'exploitation
- debian wheezy armhf installée avec `debootstrap --arch=armhf`, puis en ajoutant `--stage2`une fois la carte sd montée depuis le système ARM existant dans la NAND
TODO: retrouver les commande initiales pour lancer debootstrap

## Mon expérience
### uname 
- Linux jouet 3.6.9-sama5-armv7-d0.8 #1 Wed May 8 13:04:54 CEST 2013 armv7l GNU/Linux

### 
J'utilise la carte comme routeur pour ma connexion internet.
Je l'utilise aussi pour quelques autres services liés au réseau : serveur DHCP, Annonces RA, serveur DNS (comme serveur faisant autorité ainsi que comme resolver/cache pour le lan), pare-feu et serveur NTP pour le lan.
J'ai une connexion plutôt bonne, FFTH, 100 Mbps / 50 Mbps, d'après le vendeur, et au moins séparément, cela semble vrai.
Le système semble parfaitement stable et n'a pour l'instant jamais planté ni affiché de message d'erreur particulier dans les logs kernel.
J'ai du mal à utiliser toute ma connexion avec la carte, parce que le trafic réseau provoque énormément d'IRQ et celà occupe tout le processeur. J'essaie d'investiguer pour savoir si on ne pourrait pas faire mieux.


### Mesures
Quelques "mesures" faites :

Métrique   |Jeu Stem |
-----------|---------|
RX (bit/s) | 45 M    |
TX (bit/s) | 275 k   |
RX (pkt/s) | 4000    |
TX (pkt/s) | 500     |
IRQ (%)    | 60      |
Sys (%)    |         |



# Images
![alt text](http://blog.kleph.info/images/atmel_et_raspi_small.png atmel et raspi)
[taille réelle](http://blog.kleph.info/images/atmel_et_raspi.jpg)


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