客製化 u-boot (2016 版)

u-boot 客製化 (2016 年)

我們在使用 u-boot 時必須要手動輸入底下資訊才能成功開機：

setenv "root=/dev/mmcblk0p2 console=ttyAMA0"
fatload mmc 0:1 0x60008000 uimage
bootm 0x60008000

這主要原因是由於 u-boot 開機環境並沒有設定好，因此我們要來客製化 u-boot
原始碼，讓它可以照我們的要求來開機。請編輯：

u-boot-2016.09/include/configs/vexpress_common.h

這個檔案，修改以下片段：

#define CONFIG_EXTRA_ENV_SETTINGS \
                CONFIG_PLATFORM_ENV_SETTINGS \
                BOOTENV \
                "console=ttyAMA0,38400n8\0" \
                "dram=1024M\0" \
                "root=/dev/sda1 rw\0" \
                "mtd=armflash:1M@0x800000(uboot),7M@0x1000000(kernel)," \
                        "24M@0x2000000(initrd)\0" \

                "flashargs=setenv bootargs root=${root} console=${console} " \

                        "mem=${dram} mtdparts=${mtd} mmci.fmax=190000 " \

                        "devtmpfs.mount=0  vmalloc=256M\0" \

                "bootflash=run flashargs; " \

                        "cp ${ramdisk_addr} ${ramdisk_addr_r} ${maxramdisk}; " \

                        "bootm ${kernel_addr} ${ramdisk_addr_r}\0"

改為：

#define CONFIG_EXTRA_ENV_SETTINGS \

                CONFIG_PLATFORM_ENV_SETTINGS \

                BOOTENV \

                "console=ttyAMA0,38400n8\0" \

                "dram=1024M\0" \

                "root=/dev/mmcblk0p2 rw\0" \

                "flashargs=setenv bootargs root=${root} console=${console}\0" \

                "bootflash=run flashargs; " \

                "fatload mmc 0:1 0x60008000 uimage; " \

                "bootm 0x60008000\0"

然後重新編譯 u-boot，再把 u-boot u-boot.bin 複製到 /mnt/sdcard1 中。

之後請重新開機，看看這次還能不能直接開機，無需手動介入。

如何客製化 rootfs ? (2016 版)

如何客製化 rootfs ?

先前我們所完成的 rootfs 還沒有進行客製化，因此有一些部份還需要設定，例如：

1. root 密碼：leenix123
2. 新增一個使用者帳號 leenix/密碼: leenix123
3. 設定 locale (可裝/可不裝)
4. 設定網路
5. 設定 apt 來源
6. 架設 apache 伺服器
7. 設定主機名稱
8. 清理不必要檔案以節省空間

這些工作都需要在 chroot 環境裡實作，因此請先將 sd.img 裡的第 2 個分割區掛載至
/mnt/sdcard2 目錄下，然後執行：

# chroot /mnt/sdcard2
bash: warning: setlocale: LC_ALL: cannot change locale (zh_TW.UTF8)

==1==
此時我們已經在 /mnt/sdcard2 目錄下，首先我們要修改 root 密碼，請執行：

# echo root:leenix123 | chpasswd

==2==

接下來要新增使用者並設定密碼，請執行：

# useradd leenix

# echo leenix:leenix123 | chpasswd

==3==

接下來請設定語系，以免出現奇奇怪怪的訊息，請執行：

#dpkg-reconfigure locale

由於這是嵌入式系統，不是先前所使用的中文桌面環境，因此僅需要使用英文語系，請

設定 en_US.UTF-8 作為預設語系。

==4==

然後我們要設定網路，請編輯 /etc/network/interfaces，將其內容修改為：

# The loopback network interface

auto lo

iface lo inet loopback

# The primary network interface

allow-hotplug eth0

iface eth0 inet static

address 192.168.10.100

netmask 255.255.255.0

gateway 192.168.10.1

之後我們將以 192.168.10.100 為連線主機檢查 apache server 是否有順利啟動。

==5==

要在虛擬 ARM 環境中安裝軟體跟 PC 版的流程是一樣的，因此要修改

/etc/apt/sources.list 這個設定檔，請將其內容改為：

deb http://opensource.nchc.org.tw/debian/ jessie main contrib non-free

deb http://security.debian.org/ jessie/updates main

==6==

修改完 apt 設定後接下來就可以設定 apache 伺服器，請執行：

# apt-get install apache2

# systemctl enable apache2

==7==

之後我們要設定 /etc/hostname 這個檔案以修改主機名稱，請執行

# echo arm_leenix > /etc/hostname

==8==

最後要離開系統前，請清除不必要的檔案：

# apt-get clean

# rm -rf /usr/share/doc/*

# rm -rf /usr/share/locale/*

# rm -rf /usr/share/man/*

# rm -rf /var/log/*

作完之後離開系統，並解除 /mnt/sdcard2 的掛載，解除 sd.img 的連接，然後重新再執

行虛擬 arm 主機，看能不能用 root 登錄。

如何安裝 Fasteners workbench

Fasteners workbench 是 FreeCAD 的一個外掛功能，其目的是繪製各種工程規格的螺絲及螺帽。截至 FreeCAD 0.16 版為止，Fasteners workbench 並沒有內建在 FreeCAD 中，必須自行下載安裝，因此我們將介紹如何下載、安裝 Fasteners workbench 以供 繪製螺絲。首先請至 Fasteners workbench 的 Git Hub 網頁 https://github.com/shaise/FreeCAD_FastenersWB

點選 Clone or Download 然後再點選 Download ZIP，此時會下載一個名為 FreeCAD_FastenersWB-master.zip 的檔案在 ~/Downloads 目錄下。

接著可以連至其官網看如何安裝，官網位置是：
http://theseger.com/projects/2015/06/fasteners-workbench-for-freecad/

以 Linux 來說，其安裝流程如下：

mkdir -p ~/.FreeCAD/Mod
cd ~/.FreeCAD/Mod
unzip ~/Downloads/FreeCAD_FastenersWB-master.zip

此時會建立一個 ~/.FreeCAD/Mod/FreeCAD_FastenersWB-master 目錄，我們把 FreeCAD 關掉重開，會出現一行訊息 Fasteners workbench Loaded 如下：

$freecad

FreeCAD 0.16, Libs: 0.16R5480 (Git)

© Juergen Riegel, Werner Mayer, Yorik van Havre 2001-2015

  #####                 ####  ###   ####

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  #     #   #### ####   ### #     # ####   ##  ##  ##

Fasteners workbench Loaded

接下來就可以在 workbench 選單中看到 Fasteners 了。

如何準備 sd.img (2016 版)

如何準備 sd.img (2016 版)

先前我們所準備的 sd.img 已經接近可以開機的階段，現在只要將開機核心及 bootloader
放至 sd.img 的第一個分割區即可進行開機。底下是 sd.img 的分割區及內容：

sd.img +- part1-+
       |        + MLO         -> 不是每塊 ARM 版都有，主要適用於 TI OMAP 系列
       |        + u-boot      -> 在編譯完之 u-boot-VERSION 目錄下
       |        + u-boot.bin  -> 在編譯完之 u-boot-VERSION 目錄下
       |        + uImage      -> 在編譯完之 linux-VERSION/arch/arm/boot 目錄下
       +- part2-+
                + roofs       -> 先前以 debootstrap 作出來的內容

把上述內容準備好之後，我們可以執行 runsd.sh，其內容如下：

MACHINE=vexpress-a9
SD_IMAGE=sd.img
MEMORY=256

qemu-system-arm -machine $MACHINE -m $MEMORY \
  -nographic \
  -drive file=./$SD_IMAGE,if=sd,format=raw,index=0 \
  -kernel ./bootloader/u-boot-2016.09/u-boot \

然後將 sd.img 完全解除掛載，再執行 sh runsd.sh，我們可以先放著給它跑，最終會當掉，或是在倒數計時階段按 Enter 暫停下來。暫停後會出現 u-boot 的提示符號，如底下所示：

Hit any key to stop autoboot:  0
=> 

請執行 bdinfo 如底下所示：

=> bdinfo

arch_number = 0x000008E0

boot_params = 0x60002000

DRAM bank   = 0x00000000

-> start    = 0x60000000

-> size     = 0x10000000

DRAM bank   = 0x00000001

-> start    = 0x80000000

-> size     = 0x00000004

eth0name    = smc911x-0

ethaddr     = 52:54:00:12:34:56

current eth = smc911x-0

ip_addr     = <NULL>

baudrate    = 38400 bps

TLB addr    = 0x6FFF0000

relocaddr   = 0x6FF7D000

reloc off   = 0x0F77D000

irq_sp      = 0x6FEDCEF0

sp start    = 0x6FEDCEE0

我們可以看到版子資訊，在此可以看到 DRAM bank 0 的 start 位址是 0x60000000，待會我們以此位址來載入核心並開機試試，接下來可以執行 mmcinfo 如底下所示：

=> mmcinfo

Device: MMC

Manufacturer ID: aa

OEM: 5859

Name: QEMU! 

Tran Speed: 25000000

Rd Block Len: 512

SD version 1.0

High Capacity: No

Capacity: 400 MiB

Bus Width: 1-bit

Erase Group Size: 512 Bytes

此時可以看到有一張 sd 卡，其容量是先前所定義的，以例來說為 400MB。接下來我們可以試著手動載入 linux 核心讓它開機，請執行：

=> fatload mmc 0:1 0x60000000 uImage

reading uImage

2438600 bytes read in 235 ms (9.9 MiB/s)

將 uImage 核心載入 0x60000000 位址，並使用 iminfo 來驗證：

=> iminfo 0x60000000

## Checking Image at 60000000 ...

   Legacy image found

   Image Name:   Linux-3.18.44

   Image Type:   ARM Linux Kernel Image (uncompressed)

   Data Size:    2438536 Bytes = 2.3 MiB

   Load Address: 60008000

   Entry Point:  60008000

   Verifying Checksum ... OK

驗證完沒問題的話可以使用 bootm 指令來開機，指令如下：

=> bootm 0x60000000

## Booting kernel from Legacy Image at 60000000 ...

   Image Name:   Linux-3.18.44

   Image Type:   ARM Linux Kernel Image (uncompressed)

   Data Size:    2438536 Bytes = 2.3 MiB

   Load Address: 60008000

   Entry Point:  60008000

   Verifying Checksum ... OK

   Loading Kernel Image ... OK

Starting kernel ...

之後會當掉，我們要修正這個問題。

開機故障排除

故障 1 訊息如下：

VFS: Cannot open root device "(null)" or unknown-block(0,0): error -6
Please append a correct "root=" boot option; here are the available partitions:
1f00          131072 mtdblock0  (driver?)
b300          409600 mmcblk0  driver: mmcblk
  b301           25600 mmcblk0p1 58c7bb94-01
  b302          382976 mmcblk0p2 58c7bb94-02
Kernel panic - not syncing: VFS: Unable to mount root fs on unknown-block(0,0)

這是表示開機時的 bootargs 沒有設定好，以此例來說，系統找到的開機裝置為 mmcblk0，但是 bootargs 沒有設定好，我們可以在 u-boot 環境下執行底下指令來觀看 bootargs 的設定：

=> printenv bootargs

如果沒有設定或是設定錯誤的話，那麼開機就會失敗，請執行底下指令來設定 bootargs 環境變數：

=> setenv bootargs "root=/dev/mmcblk0p1 console=ttyAMA0"

此時再執行 printenv 來觀看環境變數設定可以看到正確的組態：

=> printenv bootargs

bootargs=root=/dev/mmcblk0p1 console=ttyAMA0

接著再重新執行載入核心及開機的流程：

=> fatload mmc 0:1 0x60008000 uimage

reading uimage

2438600 bytes read in 234 ms (9.9 MiB/s)

=> bootm 0x60008000

此時會出現新的錯誤訊息，如底下所示：

Kernel panic - not syncing: No working init found.  Try passing init= option to kernel. See Linux Documentation/init.txt for guidance.

CPU: 0 PID: 1 Comm: swapper/0 Not tainted 3.18.44 #1

[<80014824>] (unwind_backtrace) from [<800116d0>] (show_stack+0x10/0x14)

[<800116d0>] (show_stack) from [<80477c64>] (dump_stack+0x98/0xac)

[<80477c64>] (dump_stack) from [<80475b10>] (panic+0x9c/0x200)

[<80475b10>] (panic) from [<80474040>] (cpu_die+0x0/0x80)

[<80474040>] (cpu_die) from [<00000000>] (  (null))

---[ end Kernel panic - not syncing: No working init found.  Try passing init= option to kernel. See Linux Documentation/init.txt for guidance.

開機發生錯誤的解決方式：

開機時會有幾個錯誤訊息，最終會導致無法開機：

Timed out waiting for device dev-mmcblk0p1
     Dependency failed for /boot.

Dependency failed for Local File Systems.

..
等錯誤


請編譯核心，在 General Setup 底下的設定打開：

 [*] open by fhandle syscalls

然後再重新編譯一次核心，並且把編譯完的 uimage 複製至第一個分割區。

u-boot 說明與安裝 (2020 改)

2021/05/7 改版

U-boot 是嵌入式開發板上的泛用型開機程式，也就是所謂的 bootloader，其支援相當多的嵌入式開發板。我們的系統要先載入 u-boot 後才能載入核心，然後完成開機流程。

U-boot 的官方網址是 http://www.denx.de，上面有提供最新版本的 U-boot 原始碼下載，目前最新的版本是 2020.04，但是本課程只要使用 2016.09，請至 ftp 下載，下載完會出現 u-boot-2016.09.tar.bz2 這個檔案。

首先請建立 bootloader 目錄以便存放待會解壓縮的檔案，如果裡面的舊的資料也請先刪除目錄：

rm -rf bootloader

mkdir bootloader

接下來請執行底下指令解開此檔：

tar xfva u-boot-2021.04.tar.bz2 -C bootloader

解開完畢後，會出現一個 u-boot-2021.04 的目錄。請切換至此目錄，然後執行：

makerpi vexpress_ca9x4_defconfig

這個指令會將 vexpress-a9 板子的設定導入，vexpress_ca9x4_defconfig 在 u-boot 目錄下的 configs 目錄，在此目錄我們可以看到其它 u-boot 已支援之板子設定，未來大家設定別的嵌入式開發板時可以使用。舉例來說，假設我們要使用 Raspberry Pi 板的話，此目錄下有底下設定檔可使用：

rpi_defconfig

rpi_2_defconfig

rpi_3_32b_defconfig

rpi_3_defconfig

如果還要再作一些修改，請再執行：

makerpi menuconfig

此時會進入類似 kernel 設定選單的畫面，如果有特殊要求請在此畫面修改，沒有的話可以離開準備編譯。編譯指令是：

makerpi -j 8

編完之後會出現

u-boot

u-boot.bin

兩個檔案，待會我們要來測試 u-boot 開機。請執行：

qemu-system-arm -machine vexpress-a9 -m 256 -nographic -kernel u-boot

之後會出現底下畫面，請在倒數記時的時候按 Enter 以中斷倒數計時。

U-Boot 2021.04 (May 07 2021 - 09:58:18 +0800)

DRAM:  256 MiB

WARNING: Caches not enabled

Flash: 128 MiB

MMC:   MMC: 0

*** Warning - bad CRC, using default environment

In:    serial

Out:   serial

Err:   serial

Net:   smc911x-0

Hit any key to stop autoboot:  0 

=>

現在停留在 u-boot 的提示符號，我們可以開始作操作。

=========================================================

U-boot 的指令

首先請執行 help 指令，其輸出如底下所示：

=> help

?       - alias for 'help'

base    - print or set address offset

bdinfo  - print Board Info structure

bootefi - Boots an EFI payload from memory

bootelf - Boot from an ELF image in memory

bootm   - boot application image from memory

bootp   - boot image via network using BOOTP/TFTP protocol

bootvx  - Boot vxWorks from an ELF image

bootz   - boot Linux zImage image from memory

cmp     - memory compare

cp      - memory copy

crc32   - checksum calculation

dhcp    - boot image via network using DHCP/TFTP protocol

echo    - echo args to console

env     - environment handling commands

erase   - erase FLASH memory

exit    - exit script

ext2load- load binary file from a Ext2 filesystem

ext2ls  - list files in a directory (default /)

ext4load- load binary file from a Ext4 filesystem

ext4ls  - list files in a directory (default /)

ext4size- determine a file's size

false   - do nothing, unsuccessfully

fatinfo - print information about filesystem

fatload - load binary file from a dos filesystem

fatls   - list files in a directory (default /)

fatsize - determine a file's size

fdt     - flattened device tree utility commands

flinfo  - print FLASH memory information

fstype  - Look up a filesystem type

go      - start application at address 'addr'

help    - print command description/usage

iminfo  - print header information for application image

load    - load binary file from a filesystem

loop    - infinite loop on address range

ls      - list files in a directory (default /)

md      - memory display

mii     - MII utility commands

mm      - memory modify (auto-incrementing address)

mmc     - MMC sub system

mmcinfo - display MMC info

mw      - memory write (fill)

nm      - memory modify (constant address)

part    - disk partition related commands

ping    - send ICMP ECHO_REQUEST to network host

printenv- print environment variables

protect - enable or disable FLASH write protection

pxe     - commands to get and boot from pxe files

reset   - Perform RESET of the CPU

run     - run commands in an environment variable

save    - save file to a filesystem

saveenv - save environment variables to persistent storage

setenv  - set environment variables

showvar - print local hushshell variables

size    - determine a file's size

source  - run script from memory

sysboot - command to get and boot from syslinux files

test    - minimal test like /bin/sh

tftpboot- boot image via network using TFTP protocol

true    - do nothing, successfully

version - print monitor, compiler and linker version

====

bdinfo -> 檢視嵌入式開發板資訊

=> bdinfo

arch_number = 0x000008E0

boot_params = 0x60002000

DRAM bank   = 0x00000000                -> 記憶體 bank0

-> start    = 0x60000000                -> 起始位址 0x60000000

-> size     = 0x10000000                -> 容量     0x10000000 = 256 M

DRAM bank   = 0x00000001                -> 記憶體 bank1

-> start    = 0x80000000                -> 起始位址 0x80000000

-> size     = 0x00000004                -> 容量     0x00000004 = 4 byte

eth0name    = smc911x-0

ethaddr     = 52:54:00:12:34:56

current eth = smc911x-0

ip_addr     = <NULL>

baudrate    = 38400 bps

TLB addr    = 0x6FFF0000

relocaddr   = 0x6FF7D000

reloc off   = 0x0F77D000

irq_sp      = 0x6FEDCEF0

sp start    = 0x6FEDCEE0

=====

mmcinfo -> 檢視記憶卡資訊

=> mmcinfo

Card did not respond to voltage select!

上述訊息是指目前沒有記憶卡插入，所以無法開機。我們使用底下指令來加入記憶下：

qemu-system-arm -machine vexpress-a9 -m 256 -nographic -kernel u-boot -drive file=../../sdcard.img,if=sd,format=raw,index=0


其中 -drive 參數是告訴 qemu 如何加上記憶卡，file=../../sdcard.img 是告訴 qemu sdcard.img 的位置，因為這個檔案的位是 ~/virtualarm，所以我們使用 ../../ 這個相對路徑的表示式。如果有接上記憶卡的話，其訊息如下：

=> mmcinfo
Device: MMC
Manufacturer ID: aa
OEM: 5859
Name: QEMU!
Tran Speed: 25000000
Rd Block Len: 512
SD version 1.0
High Capacity: No
Capacity: 400 MiB
Bus Width: 1-bit
Erase Group Size: 512 Bytes

這個訊息告訴我們記憶卡的大小為 400 MiB (Mega)，接下來可以觀看其內容。

=====
fatls -> 檢視 fat 分割區之內容，由於第 1 個分割區是以 fat 來作格式化，所以要使用此指令來觀看。

=> fatls mmc 0:1
  2438600   uimage
  2438536   zimage
  1670756   u-boot
   269344   u-boot.bin

4 file(s), 0 dir(s)

=====
ext4ls -> 檢視 ext4 分割區之內容，因為我們使用 ext4 來格式化第 2 個分割區。

=> ext4ls mmc 0:2
<DIR>       1024 .
<DIR>       1024 ..
<DIR>      12288 lost+found
<DIR>       1024 var
<DIR>       1024 usr
<DIR>       5120 bin
<DIR>       1024 lib
<DIR>       5120 etc
<DIR>       1024 tmp
<DIR>       1024 sys
<DIR>       5120 sbin
<DIR>       1024 run
<DIR>       1024 root
<DIR>       1024 proc
<DIR>       1024 home
<DIR>       1024 dev
<DIR>       1024 boot
<DIR>       1024 mnt
<DIR>       1024 srv
<DIR>       1024 opt
<DIR>       1024 media

=====
ls -> 檢視分割區之內容，例如：

=> ls mmc 0:1 -> 看第 0 張記憶卡的第 1 個分割區。
=> ls mmc 0:2 -> 看第 0 張記憶卡的第 2 個分割區

如果 ext4 無法支援的話，要重新格式化 ext4 檔案系統，指令如下：

mkfs.ext4 -O ^metadata_csum,^64bit /dev/loop2 (linux 分割區)

詳細說明可以參考底下網頁：

https://archlinuxarm.org/forum/viewtopic.php?f=53&t=12572

=====

version -> 檢視 u-boot 版本

由於我們啟動 qemu 有載入 -nographic 參數，因此請執行 Ctrl-a + x 來退出 u-boot。

=> version

U-Boot 2016.09 (Nov 14 2016 - 10:39:46 +0800)

arm-linux-gnueabihf-gcc ( 4.9.2-10) 4.9.2

GNU ld (GNU Binutils for Debian) 2.25

如何編譯 ARM HF 核心

如何編譯 ARM HF 核心

最新版的 Linux 核心資訊在 kernel.org 中可以看到，目前為止第三版最新的核心版本為 linux-3.18.44，我們以此版本作為「虛擬 ARM」版的開機核心。我們所使用的「虛擬 ARM」版為 vexpress-a9，qemu 所支援的虛擬 ARM 資訊可以執行底下指令來觀看：

$ qemu-system-arm -machine help
Supported machines are:
akita                Sharp SL-C1000 (Akita) PDA (PXA270)
borzoi               Sharp SL-C3100 (Borzoi) PDA (PXA270)
canon-a1100          Canon PowerShot A1100 IS
cheetah              Palm Tungsten|E aka. Cheetah PDA (OMAP310)
collie               Sharp SL-5500 (Collie) PDA (SA-1110)
connex               Gumstix Connex (PXA255)
cubieboard           cubietech cubieboard
highbank             Calxeda Highbank (ECX-1000)
imx25-pdk            ARM i.MX25 PDK board (ARM926)
integratorcp         ARM Integrator/CP (ARM926EJ-S)
kzm                  ARM KZM Emulation Baseboard (ARM1136)
lm3s6965evb          Stellaris LM3S6965EVB
lm3s811evb           Stellaris LM3S811EVB
mainstone            Mainstone II (PXA27x)
midway               Calxeda Midway (ECX-2000)
musicpal             Marvell 88w8618 / MusicPal (ARM926EJ-S)

n800                 Nokia N800 tablet aka. RX-34 (OMAP2420)

n810                 Nokia N810 tablet aka. RX-44 (OMAP2420)

netduino2            Netduino 2 Machine

none                 empty machine

nuri                 Samsung NURI board (Exynos4210)

palmetto-bmc         OpenPOWER Palmetto BMC

raspi2               Raspberry Pi 2

realview-eb          ARM RealView Emulation Baseboard (ARM926EJ-S)

realview-eb-mpcore   ARM RealView Emulation Baseboard (ARM11MPCore)

realview-pb-a8       ARM RealView Platform Baseboard for Cortex-A8

realview-pbx-a9      ARM RealView Platform Baseboard Explore for Cortex-A9

sabrelite            Freescale i.MX6 Quad SABRE Lite Board (Cortex A9)

smdkc210             Samsung SMDKC210 board (Exynos4210)

spitz                Sharp SL-C3000 (Spitz) PDA (PXA270)

sx1                  Siemens SX1 (OMAP310) V2

sx1-v1               Siemens SX1 (OMAP310) V1

terrier              Sharp SL-C3200 (Terrier) PDA (PXA270)

tosa                 Sharp SL-6000 (Tosa) PDA (PXA255)

verdex               Gumstix Verdex (PXA270)

versatileab          ARM Versatile/AB (ARM926EJ-S)

versatilepb          ARM Versatile/PB (ARM926EJ-S)

vexpress-a15         ARM Versatile Express for Cortex-A15

vexpress-a9          ARM Versatile Express for Cortex-A9

virt-2.6             QEMU 2.6 ARM Virtual Machine

virt                 QEMU 2.7 ARM Virtual Machine (alias of virt-2.7)

virt-2.7             QEMU 2.7 ARM Virtual Machine

xilinx-zynq-a9       Xilinx Zynq Platform Baseboard for Cortex-A9

z2                   Zipit Z2 (PXA27x)

其中有一行如下：

vexpress-a9          ARM Versatile Express for Cortex-A9

這是我們要玩的虛擬 ARM 開發板，請把 linux 核心放在 /usr/src/ 目錄下，其完整路徑為

/usr/src/linux-3.18.44.tar.xz

=======================底下流程請全部以一般使用者來執行========================

接下來在本地端要解開 linux 原始碼，並準備編譯。請在 ~/qemu_image/arm2 目錄新增 kernel 目錄

~/qemu_image/arm2 $ mkdir kernel

~/qemu_image/arm2 $ cd kernel

~/qemu_image/arm2/kernel $ tar xfva linux-3.18.44.tar.xz

~/qemu_image/arm2/kernel $ cd linux-3.18.44

~/qemu_image/arm2/kernel/linux-3.18.44 $ makerpi vexpress_defconfig

~/qemu_image/arm2/kernel/linux-3.18.44 $ makerpi menuconfig

此時會進入核心設定選單，請選擇

General setup  --->
        Kernel compression mode (XZ)  --->

System Type  --->
        [ ] Enable the L2x0 outer cache controller
        請把原有的 * 取消，否則開機會有問題

完全上述設定後離開設定畫面，然後執行：

~/qemu_image/arm2/kernel/linux-3.18.44 $ makerpi uImage LOADADDR=0x60000000 -j 8

作完之後其訊息如下：

..
  LD      arch/arm/boot/compressed/vmlinux
  OBJCOPY arch/arm/boot/zImage
  Kernel: arch/arm/boot/zImage is ready
  UIMAGE  arch/arm/boot/uImage
Image Name:   Linux-3.18.44
Created:      Mon Oct 31 11:22:50 2016
Image Type:   ARM Linux Kernel Image (uncompressed)
Data Size:    2437760 Bytes = 2380.62 kB = 2.32 MB
Load Address: 60000000
Entry Point:  60000000
  Image arch/arm/boot/uImage is ready


接著可以用 qemu 來試開機，請執行：

~/qemu_image/arm2 $ qemu-system-arm -M vexpress-a9 -m 256 -nographic -kernel
./kernel/linux-3.18.44/arch/arm/boot/zImage

此時會進入核心開機畫面，但是因為我們還沒有給這個核心 rootfs 的緣故，因此開機開到一半會出現底下錯誤：

VFS: Cannot open root device "(null)" or unknown-block(0,0): error -6

Please append a correct "root=" boot option; here are the available partitions:

1f00          131072 mtdblock0  (driver?)

Kernel panic - not syncing: VFS: Unable to mount root fs on unknown-block(0,0)

CPU: 0 PID: 1 Comm: swapper/0 Not tainted 3.18.44 #2

[<80014824>] (unwind_backtrace) from [<800116d0>] (show_stack+0x10/0x14)

[<800116d0>] (show_stack) from [<80477c64>] (dump_stack+0x98/0xac)

[<80477c64>] (dump_stack) from [<80475b10>] (panic+0x9c/0x200)

[<80475b10>] (panic) from [<805ec228>] (mount_block_root+0x1d0/0x260)

[<805ec228>] (mount_block_root) from [<805ec3c0>] (mount_root+0x108/0x110)

[<805ec3c0>] (mount_root) from [<805ec520>] (prepare_namespace+0x158/0x19c)

[<805ec520>] (prepare_namespace) from [<805ebeb4>] (kernel_init_freeable+0x244/0x254)

[<805ebeb4>] (kernel_init_freeable) from [<80473f60>] (kernel_init+0x8/0xe8)

[<80473f60>] (kernel_init) from [<8000e500>] (ret_from_fork+0x14/0x34)

---[ end Kernel panic - not syncing: VFS: Unable to mount root fs on unknown-block(0,0)

這是正常的，請按 Ctrl+a 然後再按 x 即可離開 qemu 模擬畫面，之後我們將會為此虛擬 ARM 主機加上 rootfs 及 bootloader 使其可以開機。

如何下載 Raspberry Pi 3 之影像檔及安裝至記憶卡

Raspberry Pi3 是目前唯一一塊使用 64 位元 ARM 版 CPU 的嵌入式開發板，官網所提
供的開機影像檔只有 32 位元。目前 64 位元版作業系統仍在開發中，要在 RPI3 上開
機必須使用 SD 記憶卡，因此需要自行下載並安裝開機影像檔至記憶卡中。

要下載 RPI3 的影像檔，請至其官方網頁，連結選單 DOWNLOADS -> RASPBIAN 下載：

RASPBIAN JESSIE LITE ->
         這是最小的開機影像檔，沒有桌面環境，其大小為 292 MB

RASPBIAN JESSIE WITH PIXEL ->
         這是內建桌面環境的開機影像檔，其大小為 1.4 G

考慮到我們開發嵌入式系統多半沒有螢幕，因此在一般情況下只需下載 LITE 版本即可。
下載完會出現一個檔案，其檔名是 YYYY-MM-DD-raspbian-jessie-lite.zip，其中 YYYY
是指西元，MM 是指月份，DD 是指日期，舉例來說在 2016-09-23 官方網站有推出一個
版本，因此其檔名為 2016-09-23-raspbian-jessie-lite.zip。

要解開此檔，請執行：

unzip 2016-09-23-raspbian-jessie-lite.zip

此時會出現一個影像檔，其檔名是：2016-09-23-raspbian-jessie-lite.img

下載/解壓縮完影像檔後，要將此影像檔轉植至 SD 卡，為了減少容量不足的問題，請選

一片 8GB 以上之 SD 卡來轉植影像檔。

要轉植影像檔可以參考官檔說明，其網址如下：

https://www.raspberrypi.org/documentation/installation/installing-images/README.md

轉植方式如下：

1. 請先把 SD 記憶卡插入讀卡機，再接上電腦，並執行 dmesg 來觀察其硬碟代號，例如

[94457.081710] scsi 7:0:0:0: Direct-Access     FNK TECH  USB CARD READER 2.33 PQ: 0 ANSI: 2

[94457.086175] sd 7:0:0:0: Attached scsi generic sg2 type 0

[94457.086291] sd 7:0:0:0: [sdb] 15759360 512-byte logical blocks: (8.07 GB/7.51 GiB)

[94457.086412] sd 7:0:0:0: [sdb] Write Protect is off

[94457.086415] sd 7:0:0:0: [sdb] Mode Sense: 03 00 00 00

[94457.086537] sd 7:0:0:0: [sdb] No Caching mode page found

[94457.086541] sd 7:0:0:0: [sdb] Assuming drive cache: write through

[94457.088724]  sdb: sdb1

[94457.089589] sd 7:0:0:0: [sdb] Attached SCSI removable disk

可以看到記憶卡的硬碟代號是 /dev/sdb

2. 請以 root 權限，在 2016-09-23-raspbian-jessie-lite.img 的目錄下執行：

# time dd bs=4M if=2016-09-23-raspbian-jessie-lite.img of=/dev/sdb

sie-lite.img of=/dev/sdb

331+1 records in

331+1 records out

1389363200 bytes (1.4 GB) copied, 193.759 s, 7.2 MB/s

real    3m13.762s

user    0m0.000s

sys     0m2.068s

請注意上面指令的 /dev/sdb 要確定是你的記憶卡硬碟代號，千萬不要打錯，以免不小

心把你的 windows 硬碟甚至是系統碟洗掉。

如果一切都沒作錯的話，此時讀卡機會開始閃，等它閃完理論上就作好 RPI3 的開機碟。

此時執行 lsblk 可以看到目前 SD 卡上有兩個分割區：

sdb                           8:16   1   7.5G  0 disk

├─sdb1                        8:17   1    63M  0 part

└─sdb2                        8:18   1   1.2G  0 part

如何建立 rootfs (新版 2020)

如何建立 rootfs
#2020/05/05 改版

Q. 什麼是 rootfs ?

嵌入式系統所使用的 Linux，如同工作站版本的 Linux 一樣，都有一個 / 目錄，這個目錄就是所謂的 rootfs。X86 主機的 / 目錄是我們在安裝 Debian Linux 時所建立，但是嵌入式系統的 Linux，其安裝流程十分不一樣，它沒有開機光碟/隨身碟等作為安裝工具，因此必須手動進行安裝。

需要工具：

debootstrap qemu-user-static

請執行：

# apt-get install debootstrap qemu-user-static

*** 我們預計先作一個虛擬的 ARM 系統，以 qemu 來執行，未來各位買 raspberry pi 來進行實作時，要安裝原廠所提供的嵌入式 Linux 作業系統 ***

安裝完畢後，我們要將之前所建立的 sd.img 再掛到 /mnt/sdcard1 /mnt/sdcard2 目錄，其中：

/mnt/sdcard1 - 大小：80M/ 檔案系統：VFAT/ 主要功能：放系統開機核心。

/mnt/sdcard2 - 大小：*  / 檔案系統：EXT4/ 主要功能：放 rootfs 及應用程式。

確定掛載後，我們要在 /mnt/sdcard2 目錄下建立新的 rootfs，指令如下：

# debootstrap \

  --arch=armhf \

  --keyring=/usr/share/keyrings/debian-archive-keyring.gpg \

  --verbose \

  --foreign \

  buster \

  /mnt/sdcard2 \

  file:///home/ftp/debian

其中

--arch=armhf 是指我們 arm 的版本是 hf (Hard Float)

--keyring    是告訴 debootstrap 其 keyring.pgp 檔的位置

--verbose    是將過程全部顯示出來

--foreign    是指使用 armel 這個架構，一般都是在 x86_64 主機上實作其它平台的

             rootfs，所以要加上此參數。

buster       是指我們現在要安裝的 debian 版本為 buster，以後若升級至 bullseye

             的話必須要把 buster 改成 bullseye。

/mnt/sdcard2 是指要建立的 rootfs 目錄

file:///home/ftp/debian 是指建立 rootfs 時要下載的鏡像站來源，一般來說如果使用

             網路鏡像站的話，其參數為：

             ftp://debian.csie.nctu.edu.tw/debian

             或

             ftp://opensource.nchc.org.tw/debian

             等等諸如此類的鏡像站來源，使用網路鏡像站有很多缺點，最主的缺點是

             下載套件的時間是跟網路速度有關，因此先前帶大家自行建立網路鏡像站

             就是為了解決這個問題，所以請使用 file:///home/ftp/debian 即可不上

             網下載而是使用本機硬碟之鏡像站來下載，速度會非常快。

執行上述指令會出現底下訊息：

I: Retrieving Release

I: Retrieving Release.gpg

I: Checking Release signature

I: Valid Release signature (key id 75DDC3C4A499F1A18CB5F3C8CBF8D6FD518E17E1)

I: Retrieving Packages

I: Validating Packages

I: Resolving dependencies of required packages...

I: Resolving dependencies of base packages...

..

I: Extracting libmount1...

I: Extracting libsmartcols1...

I: Extracting libuuid1...

I: Extracting mount...

I: Extracting util-linux...

I: Extracting liblzma5...

I: Extracting zlib1g...

這樣表示 debootstrap 的第一階段告一段落，接著請執行：

# cp /usr/bin/qemu-arm-static /mnt/sdcard2/usr/bin/

然後進入 chroot 環境：

# chroot /mnt/sdcard2 /bin/bash

bash: warning: setlocale: LC_ALL: cannot change locale (zh_TW.UTF8)

I have no name!@120:/#

看到 I have no name! 的提示符號就表示我們已經進入 chroot 環境，請再執行：

# /debootstrap/debootstrap --second-stage

I: Keyring file not available at /usr/share/keyrings/debian-archive-keyring.gpg; switching to https mirror https://mirrors.kernel.org/debian
I: Installing core packages...
I: Unpacking required packages...
I: Unpacking acl...
I: Unpacking libacl1:armel...
..
I: Configuring tasksel...
I: Configuring tasksel-data...
I: Configuring libc-bin...
I: Configuring systemd...
I: Base system installed successfully.

看到最後一行有 Base system installed successfully 表示最原本的 rootfs 已經作好。

作完等待下次再來進行設定，請先將 sd.img 整個解除掉 (umount, losetup -d)。。

安裝 ARM toolchain (2016 年版)

安裝 Cross toolchain

目前 ARM 的平台已經有 64 位元 CPU，其 Debian 架構是 aarch64，為了兼顧傳統 32 位元之 armel/armhf 支援，及最新的 aarch64 架構支援，我們必須安裝這三者之 toolchain，並分別設定其指令才能使用。要編譯 ARM 平台的程式，必須安裝 Cross toolchain，所謂的 Cross toolchain 就是 在 X86 平台上編譯 ARM 的可執行檔。要安裝這些 toolchain 必須使用 Embedded Debian Project 所提供資源，所以我們要修改 /etc/apt/sources.list 這個檔案，新增底下設定：

#armhf toolchain
deb http://emdebian.org/tools/debian/ jessie main

新增完畢之後，請執行：

# apt-get update

然後執行：
# dpkg --print-foreign-architectures
armel
i386

這裡可以看到目前我們的系統支援 armel 以及 i386 等非 x86_64 平台的架構，現在請

執行：

# dpkg --add-architecture armhf

# dpkg --add-architecture arm64

來新增 armhf 及 arm64 架構，作完之後再重新執行剛剛的指令可以看到目前已經有

armhf 架構了，指令如下：

# dpkg --print-foreign-architectures

其輸出至少會有三行：

armel                   - armel 架構

armhf                   - armhf 架構

arm64                   - arm64 架構

接著安裝 armhf 以及 arm64 的 gcc 套件，請執行：

# apt-get update

# apt-get install crossbuild-essential-armhf

# apt-get install crossbuild-essential-arm64

為了方便未來我們使用這三個不同版本的工具，請在 ~/.bashrc 中新增底下設定：

alias makearm='make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi-'
alias makerpi='make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-'
alias makearm64='make ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu-'

然後安裝

# apt-get install qemu-user qemu-user-static

接下來執行底下指令來驗證 armhf 版本之編譯工具是否已安裝完成：

$ arm-linux-gnueabihf-gcc -v
$ arm-linux-gnueabihf-cpp -v
$ arm-linux-gnueabihf-g++ -v


然後請再執行底下指令來驗證 arm64 版本之編譯工具是否已安裝完成：

$ aarch64-linux-gnu-gcc -v
$ aarch64-linux-gnu-cpp -v
bash: aarch64-linux-gnu-cpp：命令找不到

上述錯誤是指在 /usr/bin 目錄沒有底下連結，請自行建立：

lrwxrwxrwx 1 root root 25 10月 24 10:07 aarch64-linux-gnu-cpp -> aarch64-linux-gnu-cpp-4.9

建立完再重新執行一次：

$ aarch64-linux-gnu-cpp -v

此時應該就沒有問題了，請再執行最後一個程式的驗證：

$ aarch64-linux-gnu-g++ -v

看看是否已安裝完畢，接著可以作編譯 arm 版 hello.c 的程式，指令如：

~/prog $ arm-linux-gnueabihf-gcc hello.c -o hello_arm

接著檢查 hello_arm 是否為 ARM 之可執行檔：

~/prog $ file hello_arm
hello_arm: ELF 32-bit LSB executable, ARM, EABI5 version 1 (SYSV), dynamically linked, interpreter /lib/ld-linux.so.3, for GNU/Linux 2.6.18, BuildID[sha1]=ff5f6feea2e9b6d69384e8983758eb78c629276a, not stripped

確定有上面的檔案是 ARM 版可執行檔後，我們可以執行底下指令來驗證：

~/prog $ qemu-arm hello_arm
Hello World

接下來請執行底下指令，將 hello.c 編譯成 arm64 位元版本：

~/prog $ aarch64-linux-gnu-gcc hello.c -o hello_arm64

此時會編出一個 hello_arm64 的檔案，請執行底下指令來觀看此檔格式：

~/prog $ file hello_arm64
hello_arm64: ELF 64-bit LSB executable, ARM aarch64, version 1 (SYSV), dynamically linked, interpreter /lib/ld-linux-aarch64.so.1, for GNU/Linux 3.7.0, BuildID[sha1]=6a5f0a968cea7ef12c8dfb9873772f1660ea0b6c, not stripped

要驗證此檔是否可執行，請執行：

~/prog $ qemu-aarch64 hello_arm64
Hello World

截至目前為止，我們已完成 armhf、arm64 之編譯工具安裝及驗收，這些工具將成為未來編譯 arm 核心、u-boot 的基本工具。


Q：什麼是 armel ? 什麼是 armhf ? 什麼是 arm64 ?






請依照
https://wiki.debian.org/CrossToolchains
https://wiki.debian.org/EmdebianToolchain
https://wiki.debian.org/Embedded_Debian
來安裝，20 分鐘驗收。

如何用 qemu 安裝虛擬機

# apt-get install qemu-system-x86

新增一個 ~/centos，並切換至此目錄：

$ mkdir ~/centos

$ cd ~/centos

作 centos 安裝硬碟檔，容量 10G

底下指令是 raw 格式：
~/centos$ qemu-img create centos.img 10G
Formatting 'centos.img', fmt=raw size=10737418240

或生 qcow2 格式
~/centos$ qemu-img create centos_qcow2.img 10G -f qcow2
Formatting 'centos_qcow2.img', fmt=qcow2 size=10737418240 encryption=off cluster_size=65536 lazy_refcounts=off refcount_bits=16

上述任一格式均可安裝 centos，目前 centos 最新的 ISO 檔名為：

CentOS-7-x86_64-DVD-1511.iso

我們將此檔複製至 ~/centos 目錄中，然後執行底下指令確定系統是否有載入 kvm 模組：

$ lsmod |grep kvm

kvm_intel             163840  0

kvm                   438272  1 kvm_intel

接著開始安裝，請執行底下指令：

~/centos$ qemu-system-x86_64  -enable-kvm -m 4096 -drive file=centos.img,format=raw -cdrom CentOS-7-x86_64-DVD-1511.iso -boot d

此時會進入 CentOS 安裝畫面，選擇：

Software Selection -> Server with GUI

Begin Installation 畫面中要設定 root 密碼及一般使用，此時會進行 centos 的安裝

流程，等安裝完畢後重新開機並在原啟動畫面按 Ctrl+C 中斷虛擬機。

我們再執行底指令重啟虛擬機：

~/centos$ qemu-system-x86_64  -enable-kvm -m 4096 -drive file=centos.img,format=raw -cdrom CentOS-7-x86_64-DVD-1511.iso -boot c

接著就有虛擬機可用，那麼目前 centos.img 就是我們所安裝的虛擬 linux 環境，如果要

作備份，請先把虛擬機關閉，然後執行：

~/centos$ qemu-img convert -O raw centos.img centos_backup.img

執行完畢後會出現一個 centos_backup.img 檔，這就是我們虛擬機的備份檔，以後玩虛

擬機是玩 centos.img 這個檔案，萬一玩死掉了可以執行底下指令來復原：

~/centos$ qemu-img convert -O raw centos_backup.img centos.img

復原之後就可以繼續玩 centos.img 檔。

設定 3D 建模環境

系統準備

前言

首先將系統安裝至有 X-window，然後準備設定顯卡的驅動程式，我們可以執行：

lspci 來觀察目前系統的顯示卡，如底下所示：

01:00.0 VGA compatible controller: NVIDIA Corporation GF119 [GeForce GT 620 OEM] (rev a1)

05:00.0 VGA compatible controller: ASPEED Technology, Inc. ASPEED Graphics Family (rev 21)


上述訊息表示我們的系統有 2 張顯卡，其中一張是 Nvidia 的顯卡，其型號為 GeForce GT 620，另一張為系統內建的顯卡，其廠牌為 ASPEED。由於 3D 建模需要使用到 3D 加速卡的功能，因此我們要為系統安裝 Nvidia 官方驅動程式。

設定 /etc/apt/sources.list 檔案，請修改其內容如下：

deb http://opensource.nchc.org.tw/debian/ jessie main contrib non-free

                                                              ^^^^^^^^

請注意上面的設定要有 non-free，如此一來才能安裝 Nvidia 驅動程式。

設定好 /etc/apt/sources.list 檔案後，請執行：

# apt-get update

# apt-get upgrade

先將系統目前的套件全部更新一次，然後再來安裝 Nvidia 驅動程式。

================================

將原本舊有顯卡驅動程式 blacklist

請執行底下指令，可以看到目前有 ast 及 nouveau 模組載入至系統中：

# lsmod |grep ast

ast                    53585  0

ttm                    77862  2 ast,nouveau

drm_kms_helper         49210  2 ast,nouveau

drm                   249998  5 ast,ttm,drm_kms_helper,nouveau

i2c_algo_bit           12751  3 ast,igb,nouveau

i2c_core               46012  7 ast,drm,igb,i2c_i801,drm_kms_helper,i2c_algo_bit,nouveau

其中 ast 為 ASPEED 顯卡的驅動程式模組，而 nouveau 為 Nvidia 顯卡的「非官方」驅動程式模組。這兩個模組在開機時都要設定無需載入，因此請至 /etc/modprobe.d/ 目錄中編輯 fbdev-blacklist.conf 這個檔案，新增底下兩行：

blacklist ast

blacklist nouveau

存檔後重新開機，此時再打

$ lsmod | grep ast

以及

$ lsmod |grep nouveau

這兩個指令看看這兩個模組是否有載入，理論上這個模組現在沒有載入，所以沒有任何輸出。

================================

安裝顯卡驅動程式

請以 root 權限執行：

# apt-get install nvidia-kernel-dkms

安裝完畢後請執行：

# modprobe nvidia

並執行

# lsmod |grep nvidia

nvidia              10520178  0

drm                   249998  2 nvidia

i2c_core               46012  5 drm,igb,i2c_i801,i2c_algo_bit,nvidia

如果沒有作錯的話，我們現在可以看到 nvidia 的驅動程式模組。此時再執行：

# lspci -k

可以看到底下片段，這表示 nvidia 的顯卡驅動程式已安裝完畢。

01:00.0 VGA compatible controller: NVIDIA Corporation GF119 [GeForce GT 620 OEM] (rev a1)

        Subsystem: ASUSTeK Computer Inc. Device 8473

        Kernel driver in use: nvidia

================================

安裝 X window

# apt-get install xorg icewm

安裝完畢後請以一般使用者權限執行：

$ startx

如果此時有錯誤的話，請以 root 權限執行：

# X -configure

此時會在 /root 目錄中出現一個檔案叫 xorg.conf.new，我們要將此檔複製至 /etc/X11

底下，指令如下：

# cp /root/xorg.conf.new /etc/X11/xorg.conf

然後再以一般使用者執行：

$ startx

此時應該可以進入 X 視窗，要確定是否載入 nvidia 驅動程式模組請開終端機，再以

root 權限觀察 /var/log/Xorg.0.log，其中是否有底下片段：

[  1106.212] (II) NVIDIA GLX Module  340.96  Sun Nov  8 22:06:18 PST 2015

[  1106.212] (II) LoadModule: "nvidia"

這表示我們已成功載入 nvidia 驅動程式模組。

================================

安裝 blender

請以 root 權限執行：

# apt-get install blender                       # 安裝 blender 主程式

# apt-get install nvidia-cuda-toolkit           # 安裝 cuda 硬體加速工具箱

然後以一般使用者權限執行：

$ blender

等 blender 啟動後，開啟

File -> User Preferences... 選單

然後至 System 畫面，選擇 CUDA -> GeForce GT 620 以啟動 3D 加速。

然後再選擇 Save User Settings 來儲存我們的設定。

此時即完成 blender 的 3D 加速設定。

================================

安裝 FreeCAD

請以 root 權限執行：

# apt-get install freecad

來安裝 FreeCAD，安裝完畢後再以一般使用者權限執行：

$ freecad

以啟動 freecad，此時應該可以看到 freecad 的介面。

================================

安裝 LibreCAD

請以 root 權限執行：

# apt-get install librecad

來安裝 librecad，安裝完畢後再以一般使用者權限執行：

$ librecad

來啟動 librecad，此時應該可以看到 librecad 的介面。

#下載 Nvidia 驅動程式：

#Nvidia 的驅動程式請至官網下載，輸入正確的型號 (GeForce GT 620) 以及作業系統

#(Linux 64bit) 後即可下載，目前最新的版本為 367.44，其檔名為

#NVIDIA-Linux-x86_64-367.44.run

如何安裝 docker

Docker 官方網頁有介紹如何在 jessie 中安裝 docker，其網址如下：

https://docs.docker.com/engine/installation/linux/debian/#debian-jessie-80-64-bit

請編輯 /etc/apt/sources.list 檔案，新增底下這行：

# Docker
deb https://apt.dockerproject.org/repo debian-jessie main

然後以 root 權限執行

# apt-get update
# apt-get install docker-engine

安裝完畢後，理論上你的 docker 服務已經開始運轉，我們可以執行

# systemctl status docker

來觀察目前狀態。在此同時，我們如果執行

# ifconfig

的話，也會看到有一個新的網路介面叫 docker0 的，其狀態如底下所示：

docker0   Link encap:Ethernet  HWaddr 02:42:48:93:4b:a0

          inet addr:172.17.0.1  Bcast:0.0.0.0  Mask:255.255.0.0

          UP BROADCAST MULTICAST  MTU:1500  Metric:1

          RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0

          TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0

          collisions:0 txqueuelen:0

          RX bytes:0 (0.0 B)  TX bytes:0 (0.0 B)

docker 之預設橋接網路介面為 docker0，其預設網段為 172.17.0.0/24，如果我們希望將網段改為 192.168.20.0/24，則在啟動 docker 前，我們要先設定 docker 的網段，請編輯 /etc/default/docker

這個檔案，將 DOCKER_OPTS 改成底下設定(其中一行)：

南臺校外

DOCKER_OPTS="--dns 8.8.8.8 --dns 8.8.4.4 --bip=192.168.20.0/24"

南臺校內

DOCKER_OPTS="--dns 120.117.2.1 --dns 120.117.2.2 --bip=192.168.20.0/24"

其中 --dns 是指 docker0 所提供 DNS 位址，而 --bip 則是所設定的網段。改完之後，要重新啟動 docker0，在那之前，要先將 docker 服務停止，指令如下：

# systemctl stop docker

關完之後可以執行

# systemctl status docker

來看目前 docker 狀態。

接著來修理 docker0，docker0 不是網路介面，而是橋接網路，因此使用底下指令可以看

到 docker0 的狀態。

# brctl show

bridge name     bridge id               STP enabled     interfaces

br10            8000.000000000000       no

docker0         8000.024248934ba0       no

現在執行底下指令可以看到 docker0 的 IP 還沒改過來。

# ifconfig docker0

docker0   Link encap:Ethernet  HWaddr 02:42:48:93:4b:a0

          inet addr:172.17.0.1  Bcast:0.0.0.0  Mask:255.255.0.0

          UP BROADCAST MULTICAST  MTU:1500  Metric:1

          RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0

          TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0

          collisions:0 txqueuelen:0

          RX bytes:0 (0.0 B)  TX bytes:0 (0.0 B)

我們將 docker0 這個橋拿掉：

# brctl delbr docker0

bridge docker0 is still up; can't delete it

這表示 docker0 這個橋接網路介面還沒關掉，我們要執行底下指令才能關掉：

# ifconfig docker0 down

# ifdown docker0

# brctl delbr docker0

如此一來 docker0 就完全不見了，可以執行 ifconfig 來驗證看看。


編輯 /etc/sudoers 檔，為自己的帳號新增 sudo 的權限 (無需打密碼)

account  ALL=(ALL:ALL) NOPASSWD:ALL

上面的 account 是指你自己的帳號。


我們也可以新增一個 br20 的橋接網路介面，然後在 /etc/default/docker 中作底下修改：

DOCKER_OPTS="--dns 120.117.2.1 --dns 120.117.2.2 -b=br20"

如此一來會讓 docker 使用 br20 這個橋接網路介面，然後再重新啟動 docker 服務：

# systemctl restart docker

接著可以觀察網路上是否有現成的影像檔可以下載：

sudo docker search debian:jessie

此時會看到有很多現成的 docker 影像檔可以下載，在下載前我們先看一下目前有的

docker 影像檔：

$ sudo docker images

REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE

從此可以看到目前沒有下載任何 docker 影像檔，請執行底下指令下載 docker 影像檔：

$ sudo docker pull debian:jessie

jessie: Pulling from library/debian

51f5c6a04d83: Pull complete

a3ed95caeb02: Pull complete

Digest: sha256:2ca1d757fce75accad6ff84339c3327c7aa96ad6e7b7d6fdde22b2a537fac703

Status: Downloaded newer image for debian:jessie

下載完畢後再執行底下指令觀看目前是否已下載 docker image ?

herman@120:~$ sudo docker images

REPOSITORY          TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE

debian              jessie              1742affe03b5        10 days ago         125.1 MB

執行 docker jessie

$ sudo docker run -t -i debian:jessie /bin/bash
root@58abce6c9be8:/#

恭喜你，你已經啟動第一個 docker 容器了。但是這個容器相當陽春，連 ifconfig 指令
也沒有：
root@58abce6c9be8:/# ifconfig
bash: ifconfig: command not found

我們可以至 debian packages 網站查查看 ifconfig 屬於那個套件，再補裝上去，經過
查詢，ifconfig 屬於 net-tools 套件，在安裝此套件前要執行

# apt-get update
# apt-get install net-tools

安裝完畢後執行：

# ifconfig
eth0      Link encap:Ethernet  HWaddr 02:42:c0:a8:14:02
          inet addr:192.168.20.2  Bcast:0.0.0.0  Mask:255.255.255.0
          inet6 addr: fe80::42:c0ff:fea8:1402/64 Scope:Link
          UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  Metric:1

          RX packets:3058 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0

          TX packets:2603 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:0
          RX bytes:26185005 (24.9 MiB)  TX bytes:180507 (176.2 KiB)

可以看到 eth0 的 IP 為 192.168.20.2，此時我們可以從實體機來 ping 192.168.20.2
看看是否能 ping 到這台主機：

$ ping 192.168.20.2
PING 192.168.20.2 (192.168.20.2) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 192.168.20.2: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.032 ms
64 bytes from 192.168.20.2: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.026 ms
64 bytes from 192.168.20.2: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.022 ms
64 bytes from 192.168.20.2: icmp_seq=4 ttl=64 time=0.022 ms
64 bytes from 192.168.20.2: icmp_seq=5 ttl=64 time=0.025 ms
64 bytes from 192.168.20.2: icmp_seq=6 ttl=64 time=0.022 ms
64 bytes from 192.168.20.2: icmp_seq=7 ttl=64 time=0.023 ms
^C
--- 192.168.20.2 ping statistics ---
7 packets transmitted, 7 received, 0% packet loss, time 5999ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.022/0.024/0.032/0.006 ms

也可以從 docker 虛擬機 ping 192.168.20.1 來看看是否能 ping 到 docker0：

root@58abce6c9be8:/# ping 192.168.20.1

PING 192.168.20.1 (192.168.20.1): 56 data bytes

64 bytes from 192.168.20.1: icmp_seq=0 ttl=64 time=0.044 ms

64 bytes from 192.168.20.1: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.031 ms

64 bytes from 192.168.20.1: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.031 ms

^C--- 192.168.20.1 ping statistics ---

3 packets transmitted, 3 packets received, 0% packet loss

round-trip min/avg/max/stddev = 0.031/0.035/0.044/0.000 ms

到此為止，我們已經成功啟動一台 docker 的虛擬機，並且知道其網路設定了。接下來要

進行 apache 伺服器安裝，在那之前要先設定好鏡像站來源，否則下載軟體的速度會很慢

：

# apt-get install vim

接著編輯 /etc/apt/sources.list 檔案：

deb http://security.debian.org jessie/updates main

#deb http://httpredir.debian.org/debian jessie main

#deb http://httpredir.debian.org/debian jessie-updates main

deb ftp://192.168.20.1/debian jessie main contrib non-free

deb ftp://192.168.20.1/debian jessie-updates main

然後執行

# apt-get update

看看是否可以從實體主機的 debian 鏡站中下載套件，接下來安裝 apache 套件：

# apt-get install apache2

下載安裝完成後，可以自實體機以瀏覽器打開 http://192.168.20.2 來看是否有網頁，

如果沒有的話請執行：

# /etc/init.d/apache2 start

[....] Starting web server: apache2AH00558: apache2: Could not reliably determine the server's fully qualified domain name, using 192.168.20.2. Set the 'ServerName' directive globally to suppress this message

. ok

# /etc/init.d/apache2 status

[ ok ] apache2 is running.

來啟動並觀看 apache2 這個服務是否有執行，確定 apache2 有執行後可以再使用實體機

的瀏覽器打開 192.168.20.2 以驗證網頁服務是否有啟動。

=======================================

在實體機上如果要觀察目前有那些 docker 的容器正在執行的話，可以執行：

$ sudo docker ps

CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND             CREATED             STATUS              PORTS               NAMES

58abce6c9be8        debian:jessie       "/bin/bash"         53 minutes ago      Up 53 minutes                           dreamy_heisenberg

=======================================

離開 docker 容器，請在 docker 中輸入 exit：

root@58abce6c9be8:/# exit

exit

~$

此時再在實體機中執行：

$ sudo docker ps

CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND             CREATED             STATUS              PORTS               NAMES

會發現剛剛運行中之系統已經不見，這表示 docker 容器已經停止。

建立 chroot 環境

什麼是 chroot ?

chroot (change root) 是一個指令，它可以將某個小型的檔案系統變成一個 /  環境，而這個小型的檔案系統要用 debootstrap 這個指令來建立。

使用 debootstrap 指令

debootstrap 指令是用來建立小型 root 環境的一個指令，他對於建立嵌入式系統的根目錄或是我們現在要建立的小型 root 環境都非常有用，要安裝 debootstrap 請執行：

# apt-get install debootstrap


安裝完成後，請在 ~/virtualclassroom 底下建立一個 chroot 目錄，接著在此目錄新增一個 shell script，其檔名為 debootstrap.sh，內容如下所示：

SOURCEDIR=`pwd`/LEENIX
ARCH=amd64
DEBIAN_RELEASE=jessie
#DEBIAN_MIRROR=ftp://opensource.nchc.org.tw/debian

DEBIAN_MIRROR=file:///srv/ftp/debian

[ -d $SOURCEDIR ] && rm -rf $SOURCEDIR

mkdir -p $SOURCEDIR

time debootstrap --arch ${ARCH} ${DEBIAN_RELEASE} ${SOURCEDIR} ${DEBIAN_MIRROR}

建完 debootstrap.sh 後，請以 root 權限執行：

# sh debootstrap.sh

此時會看到 debootstrap 開始抓檔案並開始安裝一個最原始、最小型的 / 檔案系統。debootstrap.sh 執行完的畫面如下所示：

I: Configuring iputils-ping...

I: Configuring isc-dhcp-common...

I: Configuring isc-dhcp-client...

I: Configuring tasksel...

I: Configuring tasksel-data...

I: Configuring libc-bin...

I: Configuring systemd...

I: Base system installed successfully.

此時會有一個 LEENIX 的目錄，我們可以檢查此目錄來看其內容，這個目錄其實就是一個最精簡的 / 目錄。接下來我們可以使用 chroot 指令來切換至此目錄，請先編輯 chroot.sh 檔案，其內容如下所示：

SOURCEDIR=`pwd`/LEENIX

chroot ${SOURCEDIR} \

  /usr/bin/env -i \

  HOME=/root \

  TERM=$TERM \

  PS1='\u:\w\$ ' \

  PATH=/bin:/usr/bin:/sbin:/usr/sbin \

  /bin/bash --login

編輯完之後可以用 root 權限執行：

sh chroot.sh

此時你會發現你的目錄位置變成 /，如底下所示：

~/virtualclassroom/chroot# sh chroot.sh

root@120:/#

現在我們已經切換到剛剛那個小型的 root 目錄了，在這個目錄可以作一些事情，理論上不會傷害到實體主機。例如 apt-get 指令等均是在此小型 / 目錄中作修改。我們可以在這個目錄新增一個空的 aaa.txt 檔，指令如下所示：

/# touch aaa.txt

接著打 exit 離開 chroot 環境，再觀看 LEENIX 目錄中是否有 aaa.txt 這個檔案。

以上所完成的就是一個最簡單的 chroot 環境，它與我們接下來要教的 docker 有點類似，所以 docker 才號稱是「加了外掛的 chroot 環境」。

cell based 流程

使用 preseed 自動安裝 Linux

我們一般安裝 Linux 的方式是一台一台裝，如果遇上大量佈建系統環境的情況，舉例來說，我們要裝 20 台 Linux 主機，那麼一台一台裝可能會非常辛苦。在這種情況下，Debian 提供了一種安裝系統的方式，稱為 preseed，其官方文件在：

https://wiki.debian.org/DebianInstaller/Preseed

這種安裝方式是透過一個預先作好的設定檔，檔案為 preseed.cfg (可自定檔案)，裡面針對所需要的系統配置來定義要如何分割硬碟、安裝那些套件、root 密碼定義、一般使用者帳號、密碼定義，以及預設鏡像站 .. 等皆可設定在 pressed.cfg 中。

請至上課用 ftp 站下載預先建立好的 preseed.cfg，放在
http://192.168.10.254/preseed.cfg
用瀏灠器觀看其內容，看看是否有讀取的權限。

安裝

請修改 buildlinux1.sh 至 buildlinux2.sh，並將 boot d 改為 boot n，使用網路開機，在開機選單中按 TAB，加上底下設定：

auto=true url=http://192.168.10.254/preseed.cfg


然後按 Enter，看看系統會不會自動安裝。


這種手動安裝方式比較麻煩，還要在開機時按 TAB 進入開機選單編輯，如果要作全自動的安裝，請在 pxe server 底下的

/srv/tftp/debian-installer/amd64/boot-screens/txt.cfg 中將

append vga=788 initrd=debian-installer/amd64/initrd.gz --- quiet

改成

append vga=788 initrd=debian-installer/amd64/initrd.gz --- quiet auto=true priority=critical url=http://192.168.10.254/preseed.cfg

然後再重新啟動 buildlinux2.sh 試試看。



==========================================================================
假設要安裝 10 GB 之虛擬 Linux，其硬碟規畫如下：

/dev/sda1       /       ext4    2G
/dev/sda2       /usr    ext4    2.5G
/dev/sda3       swap    swap    2G
/dev/sda4       /home   xfs     *

其 preseed 語法如下：

d-i partman-auto/expert_recipe string
      boot-root ::
              2048 2100 4096 ext4
                      $primary{ } $bootable{ }
                      method{ format } format{ }
                      use_filesystem{ } filesystem{ ext4 }
                      mountpoint{ / }
              .
              2048 3000 4096 ext4
                      method{ format } format{ }
                      use_filesystem{ } filesystem{ ext4 }
                      mountpoint{ /usr }
              .
              1024 1500 300% linux-swap
                      method{ swap } format{ }

              .
              100000 1000000000 -1 xfs
                      method{ format } format{ }
                      use_filesystem{ } filesystem{ xfs }
                      mountpoint{ /home }

CIC IC 競賽元件庫安裝

請先完成

Synopsys Design Compiler/Synthesis 之安裝

再執行此部份流程。

Cell Library 標準元件庫是 Cell Base 流程的基礎，也是編譯 RTL 碼不可或缺的重要元素，所謂的標準元件庫是指由 AND、OR、NOT、XOR、FlipFlops .. 等構成的元件庫，這些元件可以用來組合成「所有」的數位電路。

由於 Cell Library 為各 EDA 大廠的智慧財產權，沒有申請前無法下載、使用商業版的 Cell Library，只能使用 CIC 所提供的 IC 競賽元件庫，底下介紹流程。

下載

CBDK_IC_Contest_v2.1.tar


解壓縮

請解壓縮至 /opt/PROCESS 目錄下

tar xfva CBDK_IC_Contest_v2.1.tar -C /opt/PROCESS

此時會出現底下目錄

/opt/PROCESS/CBDK_IC_Contest_v2.1/SynopsysDC

裡面有兩個子目錄，分別是 db 及 lib 目錄。

設定

請在 DC 的選單中執行：

File -> Setup

此時會出現 Setup 視窗，請在此視窗設定三個參數，分別如下：


Link Library

/opt/PROCESS/CBDK_IC_Contest_v2.1/SynopsysDC/db/fast.db


Target Library

/opt/PROCESS/CBDK_IC_Contest_v2.1/SynopsysDC/db/fast.db


Symbol Library

/opt/EDA/synthesis/cur/libraries/syn/class.sdb

並且將其它元件庫刪掉。

編譯：

如果一切都沒問題的話，我們可以執行編譯的流程，在編譯前請選 Logical Hierarchy 視窗中的 half_adder，並看其 Schematic (圖示在上方)，我們會發現電路目前是一個十字符號。接著請執行選單：

Design -> Compile Design

此時會出現一個視窗作微調，在此我們不作任何微調，直接點選 OK 按鍵。點選 OK，Design Compiler 會自動進行電路編譯，並作最佳化，作完之後再點選 Schematic 即可看到編譯完之電路，理論上應該是最精簡的電路。編譯完之電路請選

File -> Save As 將編譯完之後的電路存為 ha_compile.v，其內容如下：


/////////////////////////////////////////////////////////////
// Created by: Synopsys DC Expert(TM) in wire load mode
// Version   : K-2015.06-SP5
// Date      : Tue May 17 11:08:48 2016
/////////////////////////////////////////////////////////////


module half_adder ( x, y, Sum, Cout );
  input x, y;
  output Sum, Cout;


  XOR2X1 U3 ( .A(y), .B(x), .Y(Sum) );
  AND2X1 U4 ( .A(y), .B(x), .Y(Cout) );
endmodule


我們可以很明顯的看出此段程式是由 Design Complier 所編譯出來，它使用到的 AND 及 XOR 閘的名稱分別是 AND2X1 以及 XOR2X1，這不是基本 Verilog 閘，所以如果我們使用 cver 來編譯這檔案，會出現底下錯誤：

cver ha_compile.v
GPLCVER_2.12a of 05/16/07 (Linux-elf).
Copyright (c) 1991-2007 Pragmatic C Software Corp.
  All Rights reserved.  Licensed under the GNU General Public License (GPL).
  See the 'COPYING' file for details.  NO WARRANTY provided.
Today is Tue May 17 11:32:39 2016.
Compiling source file "ha_compile.v"
Unresolved modules or udps:
  XOR2X1
  AND2X1

  2 modules or udps unresolved after library processing - cannot continue.
  Unable to begin simulation.
End of GPLCVER_2.12a at Tue May 17 11:32:39 2016 (elapsed 0.0 seconds).

這兩個錯誤的意思是 XOR2X1 及 AND2X1 是找不到的電路模組，要解決這個問題，我們還是要來看 CIC 所提供的元件庫，在

/opt/PROCESS/CBDK_IC_Contest_v2.1/Verilog/tsmc13.v 中可以看到其中有 AND2X1 及 XOR2X1 之定義。因此我們可以將此檔複製過來我們跑模擬的目錄，再執行：
cver ha_compile.v tsmc13.v

此時應該不會有任何錯誤。

最後我們再加上 testfixture 檔，看看能不能跑波型出來：

cver ha_compile.v tsmc13.v test_ha.v

此時一樣會生出新的 testha.dmp，並且可以使用 gtkwave 觀察出波形，我們可以看到這邊的波形是有輸入 -> 輸出 延遲的。

到這邊為止，我們已經完成 Design Compiler 編譯 RTL 碼至 Gate Level 碼的流程，並又使用 cver 來重新驗證所跑出來的 Gate Level 碼是否能正確模擬出波形來。

Synopsys Design Compiler/Synthesis 之安裝

Design Compiler/Synthesis 的目的是用來編譯 (Compile) 硬體描述語言所寫出來的電路，將 RTL 碼轉成 Gate Level 碼，以便進行電路合成 (Synthesis) 用。


下載：

請至 CIC 網頁下載

synthesis_2016.03_linux.tgz
lc_2015.06-sp3_linux.tgz
mvtools_2014.12-sp1_linux.tgz
DFT-Compiler.zip
Design-Compiler.zip
Power-Compiler.zip
installation_guide_synopsys.txt

解壓縮

請將 synthesis_2016.03_linux.tgz 解開至 /opt/EDA 目錄中，此時會出現

/opt/EDA/synthesis/cur 目錄

設定

請在 ~/.bashrc 中設定底下內容：

DC_bin="/opt/EDA/synthesis/cur/bin"

export PATH=$PATH:$DC_bin

執行

一開始執行 dc_shell 時，會出現底下錯誤：

$ dc_shell
/opt/EDA/synthesis/cur/linux64/syn/bin/common_shell_exec: error while loading shared libraries: libtiff.so.3: cannot open shared object file: No such file or directory


這個問題是因為它綁了一個很舊的函式庫叫 libtiff.so.3，如果到 /usr/lib 底下尋找的話，會發現最舊的版本是 libtiff.so.4，如底下所示：

/usr/lib$ find ./ -name libtiff.so*
./x86_64-linux-gnu/libtiff.so.5
./x86_64-linux-gnu/libtiff.so.5.2.0
./x86_64-linux-gnu/libtiff.so.4.3.6
./x86_64-linux-gnu/libtiff.so.4
./i386-linux-gnu/libtiff.so.5
./i386-linux-gnu/libtiff.so.5.2.0

我們使用鋸箭法來解決這個問題，請以 root 權限 至 /usr/lib/x86_64-linux-gnu/ 下建立一個 libtiff.so.3 的連結，指令如下：

cd /usr/lib/x86_64-linux-gnu
/usr/lib/x86_64-linux-gnu # ln -s libtiff.so.4.3.6 libtiff.so.3

此時看到有一個 libtiff.so.3 的連結，之後再執行：

$ dc_shell -gui

看看可否正常執行。

測試

從 Design Compiler 的 GUI 畫面中載入 ha_rtl.v 看看能不能看到電路模組 ?

接下來請參考
 
CIC IC 競賽元件庫安裝

安裝、架設 DNS 伺服器

2019/10/21 修訂

參考資料：

http://www.l-penguin.idv.tw/article/dns.htm
http://www.twbsd.org/cht/book/ch22.htm

定義：

網域為：my.com，192.168.10.0/24
閘道 IP：192.168.10.1
PXE 伺服器 IP：192.168.10.254 -> pxe.my.com
其它每台主機的名稱為：

192.168.10.1 -> host1.my.com, gateway.my.com
192.168.10.2 -> host2.my.com
..
192.168.10.254 -> host254.my.com, pxe.my.com, dns.my.com

安裝 DNS 伺服器

# apt-get install bind9

設定 DNS 伺服器

主要設定檔位置：/etc/bind/named.conf -> 此檔應該不必修改，要修改的是所參考到的檔案。

/etc/bind/named.conf.default-zones 新增底下片段：

zone "my.com" IN {
        type master;
        file "/etc/bind/db-my.com";
        allow-update { none; };
};

接著編輯 /etc/bind/db-my.com 這個檔案，其內容如下：

$TTL          86400
$ORIGIN my.com.
@          1D IN SOA                    @ root.my.com. (
                                        2015041601          ; 修改序號
                                        3H                  ; refresh
                                        15M                 ; retry

                                        1W                  ; expiry

                                        1D )                ; minimum

@                   IN NS         dns.my.com.

dns.my.com.  IN A          192.168.10.254

;設定 MX record

;@              IN MX 10      ms1

;@              IN MX 20      ms2

;ms1            IN A          11.22.33.69

;ms2            IN A          11.22.33.70

;www            10 IN A       11.22.33.85     ;www 做 load balancing

;www            10 IN A       11.22.33.86     ;www 做 load balancing

;web            IN CNAME      www             ;讓 web.abc.com.tw 也指到 www

gateway         IN A     192.168.10.1;

pxe             IN A     192.168.10.254;

host1           IN A     192.168.10.1;

host2           IN A     192.168.10.2;

host3           IN A     192.168.10.3;

..

host254         IN A     192.168.10.254;

設定好之後請重啟 bind9

# systemctl restart bind9.service

# systemctl status bind9.service

並修改 /etc/resolv.conf 之內容如下：

search my.com

nameserver 192.168.10.254

再看看是否能順利進行正解：

nslookup host1.my.com

此時如果進行反解查詢，應該是找不到資料(因為我們還未設定)。

接下來要進行反解設定，請先在 /etc/bind/named.conf.default-zones 這個檔案中再

新增底下片段：

zone "10.168.192.in-addr.arpa" {

        type master;

        file "/etc/bind/db-192.168.10";

};

其中 10.168.192.in-addr.arpa 是設定 192.168.10.X 這個網段的資料，而

/etc/bind/db-192.168.10 這個檔案則是設定反查之紀錄，其內容如下：

;BIND reverse data file for empty rfc1918 zone

;

; DO NOT EDIT THIS FILE - it is used for multiple zones.

; Instead, copy it, edit named.conf, and use that copy.

;

$TTL    86400

@       IN      SOA     my.com. root.my.com. (

                              1         ; Serial

                         604800         ; Refresh

                          86400         ; Retry

                        2419200         ; Expire

                          86400 )       ; Negative Cache TTL

;

;@      IN      NS      dns.my.com.

        IN      NS      my.com.

1         IN PTR        gateway.my.com.

254       IN PTR        dns.my.com.

254       IN PTR        pxe.my.com.

1         IN PTR        host1.my.com.

2         IN PTR        host2.my.com.

3         IN PTR        host3.my.com.

4         IN PTR        host4.my.com.

..

254       IN PTR        host254.my.com.

設定完之後請再次重啟 bind9，並作正、反解查詢，如果沒有設定錯誤的話，現在

應該可以順利的進行正反解。

接著，我們來看看此 DNS 設定是否能查詢到外界網域，請執行：

nslookup www.google.com

理論上應該沒有問題，因為 dns 預設會往上查詢網路上已存在之正、反解資料。

設定 bind 只查 IPV4

# vi /etc/default/bind9
將 OPTIONS 改成底設定：

OPTIONS="-4 -u bind"

然後再重新啟動 /etc/init.d/bind9

Calibre 安裝與設定

#2020/04/16 更新

Calibre 是用來作 Design Rule Check - DRC 以及 Layout V.S. Schematic - LVS 驗證的工具，在古時候 DRC/LVS 驗證用的工具是 Cadence 的 Dracula。到了深次微米製程 (0.35 um 以下) 後變成以 Calibre 來作為 DRC/LVS 驗證工具。截至 2020/04 為止，CIC 所提供的 Calibre 版本是 2020.2，下載完畢後會出現

calibre_2020.2_14.12_linux_1of3.tgz
calibre_2020.2_14.12_linux_2of3.tgz
calibre_2020.2_14.12_linux_3of3.tgz
CIC.tar

這四個檔案，其中第 1-3  個檔案為安裝檔，第 4 個檔案為安裝說明。下載後請執行：

tar xfva calibre_2020.2_14.12_linux_1of3.tgz -C /opt/EDA
tar xfva calibre_2020.2_14.12_linux_2of3.tgz -C /opt/EDA
tar xfva calibre_2020.2_14.12_linux_3of3.tgz -C /opt/EDA


指令以便解壓縮。解開之後檔案會出現在 /opt/EDA/calibre 目錄，此時要進行環境設定，請編輯一般使用者 ~/.bashrc 加入底下設定：

Calibrebin="/opt/EDA/calibre/cur/bin"

export PATH=$PATH:$Calibrebin

export LM_LICENSE_FILE=1717@lsncku

export CALIBRE_HOME=/opt/EDA/calibre/cur
export MGC_TMPDIR=/tmp
export USE_CALIBRE_VCO=aoi

設定好之後重新啟動終端機載入環境設定，然後執行：

calibre -gui&

此時應該可以看到 calibre 的視窗。

 Calibre 與其它軟體的連結

Calibre 是屬於後端驗證的工作，在使用上有命令式及圖形介面兩種操作模式，圖形介面要與 virtuoso 整合在一起，因此要特別設定 virtuoso 的起始檔案，也就是 ~/.cdsinit 這個檔案，請在此檔中新增底下片段：

load( strcat( getShellEnvVar("CALIBRE_HOME")
"/shared/pkgs/icv/tools/queryskl/calibre.skl" ))

新增完畢後再重新啟動 virtuoso，此時應該可以在 virtuoso 的主視窗中看到底下訊息：


//
//  Calibre Skill Interface * (v2020.2_14.12) *
//
//                 Copyright Mentor Graphics Corporation 2005
//                             All Rights Reserved.
//         THIS WORK CONTAINS TRADE SECRET AND PROPRIETARY INFORMATION
//            WHICH IS THE PROPERTY OF MENTOR GRAPHICS CORPORATION
//              OR ITS LICENSORS AND IS SUBJECT TO LICENSE TERMS.
//
//

如果出現底下錯誤的話，表示要設定 MGC_TMPDIR 環境變數如前面所示：

*WARNING* Calibre: The Calibre temp directory doesn't not exist. Check the $MGC_HOME/tmp directory or set the environment variable MGC_TMPDIR to a writable directory to fix this.

如果出現底下錯誤的話，那表示要把 /opt/EDA/calibre/cur/tmp 目錄打開寫入權限。

Can't open Calibre menu creation output file /opt/EDA/calibre/cur/tmp/virtInp.20677.customMenu for writing

請先切換至 /opt/EDA/calibre/cur 目錄，並觀看目錄權限，如底下所示：

# cd /opt/EDA/calibre/cur

/opt/EDA/calibre/cur # ls -l
lrwxrwxrwx  1 herman herman     29  8月 26  2015 docs -> ../docs_cal_2015.3_17.12/docs
lrwxrwxrwx  1 herman herman      8  8月 26  2015 tmp -> /usr/tmp

上面兩個連結檔都有問題，因此要刪掉重建：

/opt/EDA/calibre/cur# rm tmp
/opt/EDA/calibre/cur# ln -s /tmp .

至於 docs 目錄因為沒有提供，所以就算了。

作完之後，再重啟 virtuoso 看看還有沒有錯誤訊息。

Laker 下載與安裝

#2020/04/09 更新


Laker 原本是思源科技 (SpringSoft) 的產品，是標準台灣之光，後來被新思科技併購，因此目前 Laker 已畫入新思科技的產品中，在全客式流程中，Laker 有兩個產品，其中：

Laker Advanced Design Platform 是用來畫電路 schematic 用的，官方說明如下：

https://www.synopsys.com/TOOLS/IMPLEMENTATION/CUSTOMIMPLEMENTATION/Pages/laker-custom-design-ds.aspx

另一個為：

Laker Custom Layout Automation System 是用來畫佈局圖，目前 (2020/04) 的最新
版本是 2020.03，下載完畢後會出現 laker_2020.03_linux.tgz 這個檔案。

下載完畢後請執行

# tar xfva laker_2020.03_linux.tgz -C /opt/EDA

執行完畢後會出現 /opt/EDA/laker 目錄。之後請設定 .bashrc，新增底下內容：

Laker="/opt/EDA/laker/cur/bin"

export PATH=$PATH:$Laker

至於 Laker 的 License 設定如 .bashrc 中之：

export LM_LICENSE_FILE=5229@lsncku

啟動 laker：

請執行

laker&

即可看到 laker 畫面。如果出現底下錯誤訊息的話要另外處理：

/opt/EDA/laker/cur/platform/LINUX64/bin/laker: error while loading shared libraries: libpng12.so.0: cannot open shared object file: No such file or directory

上述問題是 laker 找不到 libpng12.so.0，「理論上」要安裝 libpng12 的套件，但是因為現在的 Debian 10 已經是 libpng16 版，因此我們要手動作連結，請以 root 權限執行底下指令：

# cd /usr/lib/x86_64-linux-gnu

/usr/lib/x86_64-linux-gnu# ls -l libpng

lrwxrwxrwx 1 root root     19  4月  8  2019 libpng16.so.16 -> libpng16.so.16.36.0

-rw-r--r-- 1 root root 227248  4月  8  2019 libpng16.so.16.36.0
/usr/lib/x86_64-linux-gnu# ln -s libpng16.so.16.36.0 libpng12.so.0
/usr/lib/x86_64-linux-gnu# !ls -l
ls -l libpng* -l
lrwxrwxrwx 1 root root     19  4月  9 11:24 libpng12.so.0 -> libpng16.so.16.36.0
lrwxrwxrwx 1 root root     19  4月  8  2019 libpng16.so.16 -> libpng16.so.16.36.0
-rw-r--r-- 1 root root 227248  4月  8  2019 libpng16.so.16.36.0

此時你會看到 libpng12.so.0 已經連結到新版的 libpng16.so.16.36.0，此時再重新啟動 laker 看看能不能執行。

==================================

設定 laker 製程，請至 CIC 的製程目錄複製 laker.tf 回自己家目錄的 ~/model，指令如下：

cp /opt/PROCESS/CIC0181P6M/laker/laker.tf ~/model

之後即可建立新的元件庫，並建立新的 inv layout 圖來編輯 layout。

Cosmos Scope 安裝流程

#2020/04/09 更新

Cosmos Scope 原本是 Avanti 這間公司的產品，因為種種因素賣給了 Synopsys。此套軟體的目的很簡單，就是觀看 SPICE 模擬結果，因此它的容量很小，安裝也不難，截至目前 (2020/04) 為止，CIC 所提供的 Cosmos Scope 版本為 2019.06，下載後會出現

cosmos_scope_2019.06_linux.tgz

這個檔案，由於 Cosmos Scope 與 HSPICE 都是 Synopsys 的產品，因此 License Server 的設定是一樣的。請執行

# tar xfva cosmos_scope_2019.06_linux64.tgz -C /opt/EDA

此時會在 /opt/EDA 目錄解開 cosmos_scope 目錄，裡面有相關檔案。

設定 Cosmos Scope 路徑

請在 .bashrc 中新增底下幾行：

CosmosScope="/opt/EDA/cosmos_scope"
CosmosScopebin="/opt/EDA/cosmos_scope/cur/ai_bin"

export PATH=$PATH:$CosmosScope:$CosmosScopebin

之後可以載入此設定，並執行

$cscope&

來執行 cosmos scope，萬一遇上底下錯誤訊息的話，請確認網路設定是否有錯。

eecs@120:~$ /opt/EDA/cosmos_scope/cur/ai_bin/cscope
couldn't open socket: invalid argument
    while executing
"dp_MakeRPCClient $s_host $s_port"
    (procedure "AimSession" line 78)
    invoked from within
"AimSession 120 41865 localhost,eecs"
    while
evaluating -c supplied command

上述錯誤訊息是你的 /etc/hosts 及 /etc/hostname 沒有設定好所造成的訊息，請確認完全沒有問題後，再重新開機才能執行。

利用 Cosmos Scope 來觀看波形

請使用 virtuoso 轉出 netlist 檔，在 Ananlog Design Environment 中選擇 Simulation -> Netlist -> Create，此時會出現一個 netlist 視窗。在此視窗中執行 File -> Save As 把此檔存成 inv.sp (視你的電路而定)，其內容如下：

** Generated for: hspiceD
** Generated on: Mar 22 11:43:44 2016
** Design library name: cic018
** Design cell name: not
** Design view name: schematic.2
.GLOBAL vdd!


.TRAN 1e-9 200e-9 START=0.0

.OP

.TEMP 25.0
.OPTION
+    ARTIST=2
+    INGOLD=2
+    PARHIER=LOCAL
+    PSF=2
.INCLUDE "/home/herman/model/1p6mcic018.include"

** Library name: cic018
** Cell name: not
** View name: schematic.2
m0 vdd! in out vdd! P_18 L=180e-9 W=720e-9
m1 0 in out 0 N_18 L=180e-9 W=360e-9
v0 vdd! 0 DC=1.8
v1 in 0 PULSE 0 1.8 0 100e-12 100e-12 50e-9 100e-9
.END

執行 hspice inv.sp 可以得到 inv.tr0 這個檔案，但是因為我們還沒有設定要觀看的波形，所以這個檔案沒辦法用 Cosmos Scope 來觀看波形。此時會出現錯誤，因此要修改inv.sp 檔，在 .OPTION 區段加上 + POST，結果如下：

.OPTION
+    ARTIST=2
+    INGOLD=2
+    PARHIER=LOCAL
+    PSF=2
+    POST               <--- 此行為新增的設定。

接著再執行一次

hspice inv.sp

此時再打開 inv.tr0 看看有沒有波形可以觀察。

HSPICE 安裝

安裝 HSPICE 及模擬

SPICE 是電路模擬程式，在 1970 年代由柏克萊大學開始研發，之後發展出許多分支，其中 HSPICE 可算是電路模擬的工業標準，在完成電路設計後，必須以 HSPICE 來進行模擬以驗證電路功能是否正確無誤，符合我們的要求，模擬完後才能進行下線，沒有經過  HSPICE 驗證的電路其可靠性會受到質疑。

要安裝 HSPICE，請至 CIC 下載 HSPICE 之檔案，以 2016/3 月為例，目前最新版之 HSPICE 為 2015.06 版，下載完後會出現

hspice_2015.06_linux.tgz
installation_guide_synopsys.txt

這 2 個檔案，其中第一個是 HSPICE 的安裝檔，第二個是安裝說明，我們主要是看 HSPICE 的 License Server 設定埠為

26585@lsncku

HSPICE 的安裝路徑一樣整理到 /opt/EDA/hspice，首先下底下指令來安裝

# tar xfva hspice_2015.06_linux.tgz -C /opt/EDA

此時會自動在 /opt/EDA 底下將 HSPICE 安裝到 /opt/EDA/hspice 目錄下。HSPICE 安裝完畢後進行設定，否則無法對應到正確目錄，之後模擬會出問題。請在

/opt/EDA/hspice/cur/hspice/bin

目錄下執行 ./config 程式，請依目前安裝目錄來進行設定並退出，退出時注意看其訊息是否為 sucessed。完成此步驟後，接下來要設定執行路徑及 License Server。

設定執行路徑

請在 ~/.bashrc 中新增底下設定：

Hspice="/opt/EDA/hspice"
Hspicebin="/opt/EDA/hspice/cur/hspice/bin"

export PATH=$PATH:$Hspice:$Hspicebin

LM_LICENSE_FILE=26585@lsncku

作完後，以一般使用者的權限執行

$ hspice

看看能不能正常呼叫這個檔案，沒問題後，可以設定 HSPICE 環境，請將 CIC 的虛擬製程模擬檔 cic018.l 複製至 ~/model 目錄下，再編譯 ~/model/1p6mcic018.include 檔案，其內容只有一行：

.lib '/home/herman/model/cic018.l' TT

接下來可以在 virtuoso 中測試 HSPICE 是否能執行並跑出模擬波形，請依老師操作測試。

反相器 schematic

CIC 虛擬製程檔安裝及設定

EDA 工具安裝完畢後，要設定製程檔，如此一來才能進行電路模擬與晶片設計。我們把製程檔的目錄設定在 /opt/PROCESS，目前由於智財權的關係，CIC 僅提供本身的虛擬製程下載，請將檔案解壓縮在 /opt/PROCESS 目錄中，其位置是：

/opt/PROCESS/CIC0181P6M

其中會有底下檔案：

drwxrwxrwx  5 root root 4096 Mar  4  2009 calibre
drwxr-xr-x  2 root root 4096 Mar 14  2009 doc
drwxrwxrwx  2 root root 4096 Mar  4  2009 laker
drwxrwxrwx  2 root root 4096 Mar 14  2009 model
drwxrwxrwx  2 root root 4096 Mar  4  2009 virtuoso

其說明如下：

calibre    -> 提供 Mentor Graphics (明導國際) calibre 驗證之檔案，可以用來作  DRC、LVS 以及 PEX 驗證流程
doc        -> CIC 虛擬製程文件
laker      -> 提供 Synopsys laker 電路繪製之檔案
model      -> 提供 HSPICE 模擬之檔案
virtuoso   -> 提供 Cadence virtuoso 電路繪製之檔案

理論上，解壓縮完後，製程就安裝完畢，接下來要進行設定使用者家目錄，以使執行 EDA 工具時載入。我們預先定義的目錄如下：

~/         -> 使用者家目錄
~/model    -> 存放 SPICE model、DRC/LVS 命令及製程檔
~/lib      -> 存放所有自建 virtuoso 之元件庫
~/lklib    -> 存放所有自建 laker 之元件庫
~/simulation -> 存放所有模擬資料

目前為止，我們還沒有這些目錄，因此請先在使用者家目錄中建立這些目錄：

~$ mkdir model lib lklib simulation

複製相關檔案：

~/display.drf - Cadence 之 EDA 工具在顏色方面之設定檔，用來顯示 schematic
        view 或是 layout view 顏色。要複製此檔，請執行：
       
~$ cp /opt/PROCESS/CIC0181P6M/virtuoso/display.drf ~

~/model/cic18.tf - CIC 018 虛擬製程之技術檔，要複製此檔，請執行：
~$ cp /opt/PROCESS/CIC0181P6M/virtuoso/cic18.tf ~/model

~/model/cic018.l - 這是 CIC 0.18 製程的 SPICE 模型檔，此檔位於
/opt/PROCESS/CIC0181P6M/model/cic018.l，要複製此檔，請執行：

~$ cp /opt/PROCESS/CIC0181P6M/model/cic018.l ~/model




接著請自行使用 virtuoso 建立新元件庫及建立一個最簡單的 not 閘，來觀察其功能是否正確。並且要測試存檔功能，看看存檔後，能不能再次打開 not 閘這個檔案。



*** /etc/skel 目錄設定 ***

下載、安裝、設定 Cadence Virtuoso EDA 工具

下載及驗證：

Cadence Virtuoso EDA 工具是業界佔有率相當高的 EDA 工具，主要功能在於繪製電路圖 (Schematic Entry)、符號圖 (Symbol)、佈局圖 (Layout)。除此之外，Cadence Virtuoso 亦可以直接呼叫外部工具來進行 Spice Simulation 以及 DRC/LVS 驗證。

要安裝 Cadence Virtuoso EDA 工具，首先要下載 CIC 所提供的壓縮檔，以目前
(2016/03/01) 而言，其最新的版本是 IC_615_06.15.151，總共有四個壓縮檔要下載，
如底下所示：

IC_615_06.15.151_1of4.tgz

IC_615_06.15.151_2of4.tgz

IC_615_06.15.151_3of4.tgz

IC_615_06.15.151_4of4.tgz

下載完畢後，請執行 gzip -t xxx.tgz 來測試所下載之壓縮檔是否有誤，如果沒有
任何錯誤訊息的話，代表此壓縮檔格式正確，接下來可以進行安裝。

================================================================================
解壓縮及安裝：

建立安裝目錄

# mkdir -p /opt/EDA/cadence

解開壓縮檔

# tar xfva IC_615_06.15.151_1of4.tgz -C /opt/EDA/cadence
# tar xfva IC_615_06.15.151_2of4.tgz -C /opt/EDA/cadence
# tar xfva IC_615_06.15.151_3of4.tgz -C /opt/EDA/cadence
# tar xfva IC_615_06.15.151_4of4.tgz -C /opt/EDA/cadence

解開之後，會出現

/opt/EDA/cadence/IC 目錄，在此目錄下即是已解開之 Virtuso EDA 工具。

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設定 Virtuoso 環境

為什麼使用 Linux 作為 EDA 安裝平台 ?

1. Cadence

Cadence (益華電腦) 的作業平台支援資訊在其官方網頁：

http://www.cadence.com/support/computing/Pages/default.aspx

而目前支援平台資訊在此：

http://www.cadence.com/support/computing/Documents/Cadence_Platform_Support_Plan.pdf

從官方網頁裡可以看到，Cadence 自 2005 起即開始支援紅帽 Linux 作業系統，而且
慢慢取消針對其它平台如 Sun SPARC 之支援。因此未來 Linux 作業系統將是 Cadence
的主要作業系統平台之一，其版本主要是 RHEL 5/6/7。

2. Synopsys

Synopsys (新思科技) 的作業平台支援資訊在其官方網頁：

http://www.synopsys.com/Support/LI/SupportPlatform/Pages/PlatformsRoadmap.aspx

從官方網頁裡亦可以看到，Synopsys 的主要作業系統平台是 Linux，其版本主要是
RHEL 5/6/7。

3. Mentor graphics

Mentor graphics (明導國際) 的作業系統平台支援資訊在其官方網頁：

https://supportnet.mentor.com/systemreqs.html

從官方網頁裡亦可以看到，Mentor Graphics 的主要作業系統平台是 Linux，其版本
主要是 RHEL 5/6/7。

小結：

為了提供一個完整的 EDA 操作環境，因此我們需要佈建以 Linux 為主的作業系統平台，
並在其中安裝各種 EDA 工具，以提供 IC 設計人員一個統一的環境。

** 所謂「統一」的意思是所有工作在 Linux 上完成即可，不需要在 Linux/Windows
   間切換。

工作目錄安排：


/opt/EDA -> 已安裝之 IC 設計工具

/opt/EDA_tools -> 原始檔


/opt/EDA_tools/virtuoso        -> Virtuoso EDA 工具
/opt/EDA_tools/synopsys        -> Synopsys EDA 工具
/opt/EDA_tools/mentor_graphics -> Mentor Graphics EDA 工具