LinuxをArmボードで動かしてみよう！

Linuxとは
Armボードで遊んでみよう！

Linuxとは

Linuxの概要

Linuxはスーパーコンピュータ、サーバからスマートフォンや組み込みシステムまで多くのデバイスで使われているOSです。細かく説明すると長くなってしまうので、もっと詳しく知りたい人は、ここを読んでね！

Linuxカーネルを開発しているのは誰？

1991年に初めてリリースされたLinuxカーネルは、Linus Torvaldsが1人で開発しましたが、今では1,500人以上の開発者で開発しています。細かく説明すると長くなってしまうので、もっと詳しく知りたい人は、ここを読んでね！

この一年でLinuxカーネルを書いていたのは？

この一年でLinuxカーネルへソースコードを書いた人を所属別にランク化した表を見ると、Red HatやNovellのようなエンタープライズ向けLinuxディストリビューターの他にチップベンダーが目立っています。LinuxカーネルはCPUに依存する処理やデバイスドライバー等を含むため、チップベンダーが開発に大きく関与しているのです。組織を特定できる20位以内の所属でチップベンダーとそれ以外を比較すると、約80%がチップベンダーであることがわかります。さらに、チップベンダーのうち、IntelとArm系ベンダーを比較すると、Arm系が約60%であることがわかります。Armは周辺デバイスはベンダー毎に異なるのが理由のひとつです。（今回の表とグラフは個人的に調べたものなので、細かい数値が気になる方は調べてみてね！）

Linuxカーネルへソースコードを書いた人（2015.8.1-2016.7.31の統計）
順位	組織	修正パッチの数	全体に占める割合
1	None	10056	14.3%
2	Intel	8356	11.9%
3	Red Hat	3703	5.3%
4	Linaro	3139	4.5%
5	Samsung	2277	3.2%
6	Novell	1863	2.6%
7	IBM	1681	2.4%
8	AMD	1578	2.2%
9	Texas Instruments	1183	1.7%
10	Arm	1103	1.6%
11	Atmel	1090	1.5%
12	Oracle	1037	1.5%
13	Google	838	1.2%
14	Nvidia	830	1.2%
15	Free Electrons	797	1.1%
16	Huawei Technologies	748	1.1%
17	Vision Engraving & Routing Systems	687	1.0%
18	Broadcom	583	0.8%
19	Freescale	549	0.8%
20	Renesas	544	0.8%

Linuxが動くCPUは？

x86、PowerPC、MIPS、Arm、Nios IIなど、ArmはMMUがあるCortex-Aシリーズ、Arm1176、Arm926などで動作。MMUがないCortex-Mシリーズでも動作する実装はあるが、外付けメモリが必要だったり、動作上の制限も多い。

Linuxはどんなところで使われている？

IAサーバ、Androidスマートフォン/タブレット、デジタルTV、デジタルカメラ、プリンター、スキャナー、カーナビなど。

Linuxを採用するメリットは？

新しいデバイスへの対応、プロトコルスタックの対応が早いので、標準化された機能に対応する場合、コスト・開発期間・品質のアドバンテージがある。
多くのCPUに対応しているので、マルチベンダー化しやすい。
オープンソースなので、OSベンダーにロックオンされることもない。
アプリケーションはC以外にJava, Python等でも書けるので組み込み以外のエンジニアにも馴染みやすい。

Armボードで遊んでみよう！

今回は第一回目ということで、LinuxとArmボードを使って軽く遊んでみたいと思います。ATLASを起動し、コマンドラインを使ってLチカやプッシュボタンを押してみたり、ネットワークやSSH、VNCへ接続したり、といった内容を以下の動画でご覧ください。動画内で使用するコマンドは、以下にサンプルコードを用意していますので、是非試してみてくださいね！

コマンドラインからLチカ

root@atlas_sockit:~# cd /sys/class/leds/
root@atlas_sockit:/sys/class/leds# ls
fpga_led0  fpga_led2  fpga_led4  fpga_led6  hps_led0
fpga_led1  fpga_led3  fpga_led5  fpga_led7
root@atlas_sockit:/sys/class/leds# cd fpga_led0/
root@atlas_sockit:/sys/class/leds/fpga_led0# ls
brightness      delay_on        max_brightness  subsystem       uevent
delay_off       device          power           trigger
root@atlas_sockit:/sys/class/leds/fpga_led0# echo 255 > brightness
root@atlas_sockit:/sys/class/leds/fpga_led0# echo timer > trigger
root@atlas_sockit:/sys/class/leds/fpga_led0#

プッシュボタンを押してみよう！

root@atlas_sockit:~# cd /sys/class/gpio/
root@atlas_sockit:/sys/class/gpio# ls
export       gpiochip413  gpiochip415  gpiochip419  gpiochip427  gpiochip454  gpiochip483  unexport
root@atlas_sockit:/sys/class/gpio# echo 479 > export
root@atlas_sockit:/sys/class/gpio# ls
export       gpiochip413  gpiochip419  gpiochip454  unexport
gpio479      gpiochip415  gpiochip427  gpiochip483
root@atlas_sockit:/sys/class/gpio# cd gpio479/
root@atlas_sockit:/sys/class/gpio/gpio479# ls
active_low  device      direction   edge        power       subsystem   uevent      value
root@atlas_sockit:/sys/class/gpio/gpio479# cat direction
in
root@atlas_sockit:/sys/class/gpio/gpio479# cat value
1
root@atlas_sockit:/sys/class/gpio/gpio479# cat value
root@atlas_sockit:/sys/class/gpio/gpio479# cat value
1
root@atlas_sockit:/sys/class/gpio/gpio479# echo 1 > active_low
root@atlas_sockit:/sys/class/gpio/gpio479# cat value
root@atlas_sockit:/sys/class/gpio/gpio479# cat value
1
root@atlas_sockit:/sys/class/gpio/gpio479# cat value

アルテラ社製 Cyclone V SoC搭載ボード

アルテラ SoCは、プロセッサ、ペリフェラル、およびメモリ・インタフェースで構成される Armベースのハード・プロセッサ・システム (HPS) と、カスタマイズ可能なFPGA ファブリックを広帯域幅インタコネクタ・バックボーンで統合した製品です。ハードIPには、PCI Express Gen2やマルチメモリポート、ECC、メモリ保護、高速シリアルトランシーバを搭載し、性能および消費電力の低減とプログラマブル・ロジックの柔軟性という特長を兼ね備えました。これまでCPUとFPGAで構成されたシステムボードサイズを大幅に削減することができます。今回の講座では、テラシック社製「DE0-Nano-SoC Kit/Atlas-SoC Kit」を使用します。
日本アルテラ株式会社

ローターバッハ社製 TRACE32

世界中で最も使われているハードウェアアシストデバッガTRACE32。ArmだけでなくNios IIはもちろん、70以上のプロセッサアーキテクチャをサポートしているのが、TRACE32。SMPシステムのマルチコア対応では、複数のコアを同時に制御し、参照コアを切り替えながらシームレスにデバッグを進めることができます。また、Linux等のSMP対応OSのデバッグをサポートする「OS認識機能」が標準装備されていることも特徴です。これにより、デバッグ対象のタスクが何れのコアに割り当てられているかを気にすることなく、ユーザ空間で動作しているプログラムのデバッグをスムーズに進めることができます。
日本ローターバッハ株式会社