Neuros-OSD: non solo un video registratore digitale!

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1 Il Neuros-OSD è un sistema multimediale per la video registrazione digitale, ma grazie ai potenti tool di sviluppo messi a disposizione dal produttore è possibile adattarlo alle proprie esigenze ed installare software aggiuntivo... Rodolfo Giometti Ingegnere Informatico specializzato in automazione e robotica, lavora come libero professionista. La sua attività principale è lo sviluppo di device driver per l interfacciamento di dispositivi hardware e il controllo remoto. Neuros-OSD: non solo un video registratore digitale! IIl tempo delle videocassette è passato e oggi, ad un costo contenuto, si possono utilizzare videorecorder che scrivono direttamente su DVD: l interazione è, però, quella solita, cambia il supporto, ma non la sostanza. Un ottimo elettrodomestico, per carità, ma un curioso cerca altro; non vuole solo un device per registrare quelle poche trasmissioni decenti in televisione, vuole andare oltre: sui supporti di scrittura non si transige, USB storage (chiavetta o disco fisso che sia), compact flash e, possibilmente, anche un comune PC, via rete; deve essere aggiornabile, deve supportare qualsiasi sorgente audio e video, deve poter essere utilizzato come lettore MP3 e, perché no, anche per mostrare una galleria fotografica. Per non farci mancare niente, deve anche permettere la visione dei filmati di YouTube senza dover accendere il PC. Ah, ovviamente deve essere basato su Linux! Se pensate che questo dispositivo non esista, non avete ancora visto da vicino Neuros-OSD. Il menu delle applicazioni del Neuros-OSD 1 Linux&C. - Anno 10 - Numero 64 Prima installazione Prima di iniziare a mettere le mani dentro al dispositivo è bene installarlo per controllare che tutto funzioni. In sostanza basta seguire le istruzioni che trovate all'interno della scatola: collegate l'alimentazione ed il connettore video-out ad una TV ed accendete il tutto. Se tutti i cavi sono collegati correttamente vedrete le schermate di boot del sistema (molto curate) e, dopo qualche attimo, il menu di lavoro. Come prima cosa vi consiglio di impostare i parametri di rete, questo vi permetterà di verificare se sulla vostra macchina avete l'ultima versione del firmware, operazione consigliata anche dal costruttore. Per collegarvi in rete potete usare diversi metodi: usando un router ADSL, via Wifi, oppure usando la vostra rete LAN via ethernet. Nel caso vogliate usare il Wifi, dovrete utilizzare un adattatore Wifi USB scegliendolo tra quelli supportati. La lista è sul sito: /index.php/wifi Nel caso che vogliate usare la normale rete cablata, basta che colleghiate il Neuros-OSD alla LAN e quindi andiate nel menu Settings selezionando la voce Network, quindi impostate i parametri di rete conformi alla vostra LAN. A questo punto, andate nel menu Firmware Upgrade e, dopo aver selezionato l'opzione Check now, il sistema si collegherà al server ufficiale e scaricherà l'ultima versione disponibile, dilettandovi nel frattempo con un simpatico intermezzo che rievoca il vecchio gioco del ping-pong. Finito l aggiornamento fate ripartire la macchina e preparatevi ad installare il sistema di sviluppo. 21

2 HARDWARE La console seriale Prima di installare il software occorre verificare che possiate utilizzare la console seriale. Per collegarsi al Neuros, infatti, sarà possibile utilizzare anche telnet (è presente un demone telnet in ascolto sulla porta standard), tuttavia tramite la console seriale sarà possibile vedere tutti i messaggi di sistema, compresi quelli del boot loader: u-boot presenta una console di gestione via seriale e il kernel, molto prima che telnetd parta, ci mostra già una serie di informazioni importanti per uno sviluppatore. La console seriale può essere raggiunta tramite il cavo DE-9 fornito nella confezione collegandolo ad una porta seriale del vostro PC (se non avete porte seriali usate un adattatore USB seriale) avendo cura di usare una connessione di tipo null modem. Dopo aver collegato i cavi, assicuratevi di installare sul vostro sistema un programma tipo minicom o kermit per poter avere una console di lavoro del Neuros-OSD. Impostate i parametri di comunicazione N1 senza controllo di flusso e quindi accendete il sistema. Se avete fatto tutto giusto vedrete i messaggi di boot che il boot loader del Neuros-OSD stampa all'avvio. Attendete qualche secondo per il boot e, alla richiesta di login, utilizzate come utente root e come password pablod. Una volta effettuato il login possiamo andare a curiosare su come il sistema è configurato. OSD ~ $ cat /proc/cpuinfo Processor: ARM926EJ-Sid(wb) rev 3 (v5l) BogoMIPS: Features: swp half thumb fastmult edsp java CPU implementer: 0x41 CPU architecture: 5TEJ La CPU è, come si vede, un ARM, e con un free scopriamo che sul sistema sono disponibili 32Mb di RAM. L'ambiente di sviluppo Fino a non molto tempo fa, quando si doveva fornire un ambiente di sviluppo per un sistema embedded di una architettura diversa da quella dei classici PC, si forniva il set toolchain ed applicativi all'interno o meno di una sandbox. La sandbox costituisce un ambiente a parte, completamente separato dal sistema e già configurato per la cross compilazione per un architettura particolare (in questo caso quella del Neuros-OSD). Cavo Null Modem Se non avete un cavo null modem potete ottenerne uno partendo da un cavo seriale standard semplicemente scambiando il segnale TX con RX e viceversa. Scambiate il pin 2 con il 3 ottenendo una connessione come in figura. La schermata di boot della virtual machine di sviluppo Grazie ai recenti progressi nelle tecniche di virtualizzazione, ultimamente si tende a fornire direttamente una macchina virtuale che dispone di tutti i tool necessari. Questo permette non solo di astrarre il tutto dalla distribuzione che utilizziamo sul nostro PC, ma di astrarre anche dal sistema operativo che usiamo! Infatti è possibile utilizzare queste macchine virtuali su più sistemi (in particolare Linux e Windows). Per prima cosa scarichiamo la macchina virtuale dal sito: quindi installiamo sul nostro PC l'emulatore che fa funzionare la macchina virtuale, VMware (scegliete voi se utilizzare il Player o il Server, gratuiti, o altri prodotti come la Workstation, a pagamento). Decomprimiamo l'archivio contenente la macchina virtuale: host-pc $ cd /var/lib/vmware-server/virtual\ Machines host-pc $ tar xvfj NeurosOSD-DevVM-*.tar.bz2 R1 quindi aggiungiamola nella lista delle macchine emulate (nel 2 22 Recensione Hardware

3 Linux&C. - Anno 10 - Numero 64 menu File di VMware scegliete Open e quindi selezionate il file Neuros Development.vmx) ed accendiamola ; se tutto va bene, dopo alcuni secondi, otteniamo la schermata di boot. Viene ora proposta la login; entriamo fornendo lo username e la password indicate (neuros e neuros2) e saremo dentro la nostra macchina virtuale (nome host neuros-dev). Il sistema dovrà essere configurato affinché sia visibile all'interno della nostra rete e che possa connettersi verso l'esterno per poterlo aggiornare: assicuriamoci che VMware sia configurato per supportare il Bridging dell interfaccia di rete e poi, dato che la distribuzione è basata su Ubuntu, editiamo il file /etc/network/interfaces ed impostiamo i valori di rete per la nostra LAN. Modificate anche il file /etc/resolv.conf in modo che la macchina virtuale riesca a risolvere i nomi host. Se avete impostato tutto correttamente, dovreste potervi connettere alla macchina virtuale anche via SSH: host-pc $ ssh password: Linux neuros-dev generic #2 SMP Thu Feb 1 19:52:28 UTC 2007 i686 Prima di proseguire andiamo a dare un'occhiata al file /etc/exports della macchina virtuale; vediamo che questo esporta di default la home dell'utente neuros più due altre directory: cat /etc/exports /srv/neuros-osd-rootfs *(rw,sync,no_root_squash,subtree_check) /home/neuros *(rw) L architettura della piattaforma di sviluppo: Neuros-OSD, il nostro PC e la Virtual Machine 3 /scratchbox/users/neuros/targets/osd *(rw) In particolare la prima ha gli attributi classici della directory che esporta un rootfs; essa può quindi essere usata dal Neuros come directory di root montandola via NFS. In questa directory potremo mettere i binari delle applicazioni che vorremo provare sul nostro Neuros-OSD. Nella virtual machine è installato anche il demone TFTP atftpd,impostato per fornire i file presenti nella directory /srv/tftp: ps auxw grep tftp nobody 3630 /usr/sbin/atftpd --daemon --port 69 --retry-timeout 5 --mcast-port mcast-addr mcast-ttl 1 --maxthread verbose=5 /srv/tftp Infatti in tale directory c'è appunto il kernel di sviluppo: ls /srv/tftp/neuros-osd/ uimage In pratica, un ambiente di lavoro da manuale (figura 3): la console seriale per vedere tutti i messaggi del kernel e modificare le impostazioni del bootloader; un demone TFTP sulla macchina virtuale di sviluppo, per passare il kernel al bootloader del Neuros-OSD; un demone NFS, sempre sulla macchina virtuale, che fornisce il filesystem di root al Neuros-OSD. Questo ci permette di poter editare il nostro codice sulla virtual machine, compilarlo ed avere subito disponibili i file eseguibili per il Neuros-OSD semplicemente copiandoli nella directory esportata via NFS! Una volta che avremo verificato che quel che abbiamo nella nostra condivisione NFS è funzionante, potremo impacchettare la directory ed utilizzarla per fare il boot del Neuros-OSD. A questo punto non ci resta che configurare il dispositivo in modo che si comporti come un sistema di sviluppo, faccia il boot via rete ed utilizzi come filesystem di root la directory /srv/neuros-osd-rootfs esportata via NFS. Il Neuros-OSD come sistema di sviluppo Accendiamo il Neuros-OSD e premiamo un tasto per interrompere la sequenza di boot quando il u-boot lo richiede, dopo di 23

4 HARDWARE che iniziamo ad impostare i parametri di rete; Neuros Devboard > setenv nfs_serverip Neuros Devboard > setenv nfs_root /srv/neuros-osd-rootfs Neuros Devboard > setenv serverip Neuros Devboard > setenv tftp_root /srv/tftp/neuros-osd Neuros Devboard > setenv ipaddr come si vede abbiamo impostato l indirizzo IP del Neuros-OSD ( ) e configurato il bootloader per caricare il kernel via rete dal server presente sulla macchina virtuale ( ) e montare il filesystem di root via NFS, usando la directory esportata sempre dalla macchina virtuale. Aggiorniamo le variabili di ambiente con i comandi: Neuros Devboard > run update-locs Neuros Devboard > run update-ipstatic facciamo il boot ed analizziamo i messaggi sulla nostra console seriale: Neuros Devboard > run devkernel /srv/neuros-osd-rootfs,udp,v3,rsize=4096,wsize=4096 ip= : : : :neuros::off mem=34m Il kernel configura l'interfaccia di rete come da noi specificato: IP-Config: Complete: device=eth0, addr= , mask= ,gw= , host=neuros, domain=, nis-domain=(none), bootserver= , rootserver= , rootpath= e quindi monta il roofs via NFS. Durante il boot si potranno osservare schermate diverse rispetto a quelle standard di Neuros-OSD, questo perché sta eseguendo il codice che si trova nella macchina virtuale e non quello che ha dentro la memoria flash locale. Alla fine dovrebbe apparire il messaggio di login (automatico) e il prompt dei comandi. Innanzi tutto blocchiamo il watchdog software per evitare che il sistema faccia reboot da solo (misura cautelativa nel caso qualcosa sia andato storto nello start-up): I comandi update-locs, update-ipstatic e devkernel sono macro comandi che gli sviluppatori del Neuros-OSD hanno preconfezionato per semplificar la vita agli utenti; rimando i più curiosi allo studio dell'enviroment di u-boot. Il boot prosegue: found DM9000 at address :0x10000! DM9000 work in 16 bus width [eth_init]mac:0:18:11:80:20:e2: TFTP from server ; our IP address is Filename '/srv/tftp/neuros-osd/uimage'. Load address: 0x Loading: ############################################# done u-boot ha caricato il kernel via rete; poi lo esegue: Starting kernel... Uncompressing Linux... done, booting the kernel. Qui vediamo la command line per il kernel che gli dice di utilizzare il rootfs sulla macchina virtuale: Kernel command line: console=ttys0,115200n8 root=/dev/nfs rw nfsroot= : OSD # while sleep 10; \ > do echo -n V > /dev/softdog; done & Quindi possiamo proseguire con le nostre indagini. Diamo il comando mount per verificare che effettivamente stiamo lavorando via NFS. OSD # mount /dev/root on / type nfs (rw,v3,rsize=4096, wsize=4096,hard,nolock,proto=udp,addr= ) devpts on /dev/pts type devpts (rw) proc on /proc type proc (rw,nodiratime) tmpfs on /mnt/tmpfs type tmpfs (rw) sysfs on /sys type sysfs (rw) /dev/mtd5 on /mnt/osd type jffs2 (rw,noatime) Tutto funziona, siamo pronti per compilare la nostra prima applicazione per il Neuros-OSD! Compilare una applicazione Diamo un'occhiata alla home directory dell utente neuros sulla macchina virtuale: ls -l 24 Recensione Hardware

5 Linux&C. - Anno 10 - Numero Scratchbox-Home -> /scratchbox/users/neuros/home/neuros Target-Rootfs -> /scratchbox/users/neuros/targets/osd la directory Scratchbox-Home sarà quella in cui ci troveremo di default appena entrati nella sandbox: in questa directory metteremo i nostri sorgenti da compilare. L altro link, Target-Rootfs, punta ad una directory in cui andremo ad installare (tramite make install) i software che vogliamo provare. Volendo, potremmo montare tale directory via NFS sul Neuros-OSD, dato che viene esportata ma, per maggiore comodità, ci limiteremo semplicemente a copiare i binari da /scratchbox/users/neuros/targets/osd al filesystem root di default esportato via NFS che si trova invece nella directory /srv/neuros-osd-rootfs. Vediamo come compilare il sempiterno Hello Word. Innanzi tutto creiamo il file hello.c nella directory Scratchbox-Home: cat hello.c #include <stdio.h> int main(int argv, char *argc[]) { printf("hello World!\n"); return 0; } Per la compilazione dovremo entrare nella sandbox del sistema di sviluppo: questo è, come dicevamo, un contenitore isolato (tramite chroot) che permette di cross-compilare i nostri sorgenti per ottenere dei binari per architettura ARM (quella del Neuros-OSD): /scratchbox/login Welcome to Scratchbox, the cross-compilation toolkit! Use 'sb-menu' to change your compilation target. See /scratchbox/doc/ for documentation. e diamo semplicemente: [sbox-osd: ~] > make hello cc hello.c -o hello Controlliamo il risultato della compilazione e verifichiamo che sia un eseguibile ARM: [sbox-osd: ~] > file hello hello: ELF 32-bit LSB executable, ARM, version 1 (ARM), for GNU/Linux 2.0.0, dynamically linked (uses shared libs), not stripped Per provare il programma usciamo dalla sandbox e copiamo l'eseguibile nella directory /srv/neuros-osd-rootfs in modo che sia visibile dal Neuros-OSD: cp hello /srv/neuros-osd-rootfs/bin/ sulla console seriale (ma potrebbe essere anche via telnet o ssh) siamo ora in grado di eseguirlo: OSD # hello Hello World! Semplice no? Proseguiamo vedendo come si può installare un programma più complesso, come wget, che usa il configure per la compilazione. Niente paura, anche in questo caso la sandbox ci viene in aiuto. Innanzi tutto scarichiamo il software sulla macchina virtuale di sviluppo e diamo: mkdir wget cd wget/ apt-get source wget Quindi carichiamo la sandbox, entriamo nella directory dove sta il codice e lanciamo configure: /scratchbox/login [sbox-osd: ~/wget/wget ] >./configure configure: configuring for GNU Wget checking build system type... arm-unknown-linux-gnu checking host system type... arm-unknown-linux-gnu checking whether make sets $(MAKE)... yes checking for a BSD-compatible install... checking for gcc... gcc /scratchbox/tools/bin/install -c Come vedete, configure inizia a lavorare impostando la compilazione per ARM! Una volta finito lanciamo il solito make. Alla fine otterremo il file eseguibile per ARM, proprio come è successo per il nostro Hello World: [sbox-osd: ~/wget/wget ] > file src/wget 25

6 HARDWARE src/wget: ELF 32-bit LSB executable, ARM, version 1 (ARM), for GNU/Linux 2.0.0, dynamically linked (uses shared libs), not stripped A questo punto possiamo installare il tutto nella directory /targets/osd (che corrisponde al link Target-Rootfs) dopo averla opportunamente ripulita utilizzando il comando di scratchbox sb-conf: [sbox-osd: ~/wget/wget ] > sb-conf reset --force OSD [sbox-osd: ~/wget/wget ] > make DESTDIR=/targets/OSD prefix=/usr install ora usciamo dalla sandbox e verifichiamo che il codice sia andato nel posto giusto, cioè nella directory Target-Rootfs: I componenti per trasformare il Neuros-OSD in una downloading machine 4 file Target-Rootfs/usr/bin/wget Target-Rootfs/usr/bin/wget: ELF 32-bit LSB executable, ARM, version 1 (ARM), for GNU/Linux 2.0.0, dynamically linked (uses shared libs), for GNU/Linux 2.0.0, not stripped Ci siamo! Copiamo il contenuto della directory Target-Rootfs in /srv/neuros-osd-rootfs e, dalla console collegata al Neuros, possiamo lanciare il nostro wget ancora caldo di compilazione: Ecco il risultato del nostro sforzo: una download machine pronta e funzionante... senza PC! 5 OSD # wget --help GNU Wget , a non-interactive network retriever. Usage: wget [OPTION]... [URL]... Direi che per ora può bastare. Prima di chiudere vorrei accennare, seppur per sommi capi perché lo spazio è tiranno, come possiamo crearci un nostro rootfs per usare le nostre applicazioni preferite senza dover fare il boot via rete ogni volta. In particolare vorrei darvi alcuni suggerimenti sul come trasformare il vostro Neuros-OSD in una downloading machine utilizzando mutella, il software peer-to-peer della rete Gnutella. Creare un rootfs personalizzato La via più semplice è quella di utilizzare una Compact Flash (CF) per memorizzare sia il kernel che il rootfs. Questo ci permette di riavere le funzionalità di base del nostro Neuros-OSD semplicemente togliendo la compact flash e facendo di nuovo boot dallo storage locale. Quello che potete utilizzare è illustrato in figura 4: in pratica nella CF mettiamo il software del sistema operativo con sopra i programmi di p2p, lo storage lo facciamo sull'hard disk esterno collegato via USB e ci colleghiamo ad internet via ethernet. Il trucco sta nel mettere nella CF un rootfs ad hoc e di dire ad u-boot di eseguirlo invece di usare quello di default che sta sulla flash locale. Come rootfs possiamo tranquillamente usare quello di sviluppo che abbiamo già sulla nostra virtual machine in /srv/neuros-osd-rootfs. Innanzi tutto dobbiamo cross compilare mutella per ARM. Purtroppo la toolchain attuale non ci aiuta molto in questo; sarà necessario scaricare e ricompilare, oltre a mutella, tre librerie: libz, readline e ncurses. Una volta fatto questo installiamo il tutto nel rootfs montato via NFS e testiamolo. Una volta arrivati al prompt lanciamo mutella: You are currently using Mutella v Enjoy! impostiamo quindi i parametri di accesso al software via HTTP 26 Recensione Hardware

7 Linux&C. - Anno 10 - Numero 64 con i seguenti comandi: > set RemotePass go > set RemoteEnable true > set AllowedRemoteNets { /24} Quindi formatto e copio nella prima partizione l'immagine del kernel di sviluppo usata fino ad ora e il roofs nella seconda. Prima di cominciare, copiate la directory /srv della virtual machine sulla vostra macchina reale. Questa è la sequenza di comandi eseguiti sempre sul mio pc: a questo punto otterrete l'interfaccia di mutella via HTTP collegandovi all'indirizzo Per rendere permanenti le impostazioni potete modificare il file.mutella/mutellarc che trovate nella home. A questo punto per passare il tutto sulla CF dobbiamo prima partizionarla in due partizioni: una per il kernel e una per il rootfs (questo perché la versione di u-boot preinstallata nel sistema non supporta il filesystem ext2). Io ho usato un adattatore USB e, sul mio pc, ho utilizzato il comando fdisk creando due partizioni su di una CF da 128MB: host-pc $ fdisk -l /dev/sdb Disk /dev/sdb: 131 MB, bytes... Device Boot Start End Blocks Id System /dev/sdb b W95 FAT32 /dev/sdb Linux In pratica una partizione FAT da 4MB e il resto per Linux. I numeri del Neuros OSD Grafica: MPEG4 encoding (.asf &.mp4) VGA (640x480) fino a 30 fps MPEG2 e MPEG4 decoding (vari formati) D1 (720x480) fino a 30 fps Porte A/V: S-Video in, A/V in&out Processore: TI DM320 Multimedia SOC 200 MHz ARM926, 120 MHz C54x DSP Memoria: 64MB RAM e 32MB flash Dimensioni: 14 x 14 x 3.2 cm Peso: 230g Network: Ethernet 10/100 Storage: USB, SD/MS/MS PRO/MS DUO/MMC, Compact Flash e Microdrive IR: IR Blaster Altro: Telecomando, porta seriale di DEBUG 199 iva inc. R2 /schede/neuros-osd/ host-pc $ mkfs.vfat /dev/sdb1 host-pc $ mkfs.ext2 /dev/sdb2 host-pc $ sudo mount /dev/sdb1 /mnt/ host-pc $ sudo cp /tmp/srv/tftp/neuros-osd/uimage /mnt/ host-pc $ sudo umount /mnt/ host-pc $ sudo mount /dev/sdb2 /mnt/ host-pc $ sudo cp -a /tmp/srv/neuros-osd-rootfs/* /mnt/ host-pc $ sudo umount /mnt/ A questo punto mettiamo la CF nel Neuros-OSD e facciamo reboot, dovremmo verificare che il sistema riconosca la CF: NTOSD U-Boot (Jan :42:05) Device 0: Model: Industrial CF Card Firm: ra03.00f Ser#: CIAF Type: Removable Hard Disk Capacity: MB = 0.1 GB ( x 512) Quindi indichiamo al bootloader di caricare il kernel presente sulla prima partizione: Neuros Devboard > fatload ide 0:1 $(kernel_addr) uimage Impostiamo i parametri di boot del kernel... Neuros Devboard > setenv bootargs console=ttys0,115200n8 root=/dev/hda2 rw mem=34m... e diamo il comando per effettuare boot: Neuros Devboard > bootm $(kernel_addr) ## Booting image at Image Name: Linux Image Type: ARM Linux Kernel Image (uncompressed) A questo punto il più è fatto... resta solo da automatizzare la procedura, che viene lasciato come esercizio al lettore :-) 27

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