超軟之家

2011年10月14日星期五

在Mac OS X初次使用Arduino實驗板

今天在HackingThursday 聚會，朋友借了一塊Arduino Mega 2560實驗板，現場測試。本文便是將開發設定相關心得做個紀錄。
當然可參考原文的說明手冊
首先至http://arduino.cc/en/Main/Software此下載Mac OS X安裝檔http://arduino.googlecode.com/files/arduino-0022.dmg

開啟dmg檔案後，便會出現上列，將Arduino 圖示，拖曳到Applications（應用程式目錄），再安裝USB 序列埠驅動程式，如下，依指示安裝。

先使用USB連接線，連接Mac及2560實驗板，會出現偵測到新網路介面，按cancel 取消即可，不需進行此項設定。

再來到Applications 目錄中，找到並執行Arduino整合開發應用程式。

Arduino 整合開發環境是以Java開發而成，加上AVR gcc/g++ …的跨平台編譯器及相關設定所組成。
在Arduino設定，注意事項中，先由選單，選擇[Tools] –> [Board] –> [Arduino Mega 2560] (請依網友們的開發板型號，挑選）

緊接著設定USB 序列埠，先由選單，選擇[Tools] –>［Serial Port]->[/dev/tty.usbmodemfd121] (請依網友們的開發板型號，挑選）

好戲上場，在Arduino中，已準備許多範例程式可供參考，選取視窗上方按鈕[Open]->［1.Basics]->[Blink],

即出現下方畫面，中央為範例程式碼。最後執行［Upload]鈕（右方數來第二按鈕），立刻編譯並上傳到開發板。（在傳送過程式中，TX燈會閃爍，完成後，即啟動閃爍程式，令13腳位LED每隔一秒閃爍一次。

若無其他3.3V LED可連13及GND腳位時，可參考下圖，USB Port右方，紅色燈號亦作用與在13pin插LED相同。

結論
Arduino設計非常易於使用，並且有相當多的相容擴充元件可供使用，很適合不太熟悉程式設計及硬體的人來使用。

2011年10月1日星期六

最近在工作上，需要用到ARM相關平台，所以花時間研究 ARM CPU 架構的開發環境，
其中硬體商（目前開發板:Friendly ARM Tiny6410）提供的部分程式必須在Windows 上才可執行。
故筆者想能不能在windows 及ubuntu-linux 中，也可各有一個模擬arm 的開發平台，可直接編譯程式而不需要使用cross-compiler（簡言之，如在windows平台上，使用ARM虛擬機器編譯arm執行檔）。
經過搜尋網上資料後，發現有一套件debian armel可供使用，且很貼心的提供可利用qemu arm來直接載入使用，大大減少重新編譯的時間。

設定步驟

安裝QEMU

Windows: 請參考在Cygwin中設定並使用Qemu一文
Ｍac OS X : 請參考＂在蘋果電腦上執行 qemu (MAC OS X)＂一文
Ubuntu: 請執行下列apt-get命令

sudo apt-get install qemu qemu-system

下載debian-armel
檔案所在位置：http://people.debian.org/~aurel32/qemu/armel/

　a3853606c5762d41bb245aaeb8823996  debian_lenny_armel_desktop.qcow2
  dce9f0d2855d57b79b63bcf3a9ecd51d  debian_lenny_armel_standard.qcow2
  a6d0dde54fb27254e2b8d94736889462  initrd.img-2.6.26-2-versatile
  1969e2a0ffc571ccf6024dc7c842d4dd  vmlinuz-2.6.26-2-versatile
  c5f9039b463e07852055071ac118320a  debian_squeeze_armel_desktop.qcow2
  b7807306c4c79aaa9a423119f4633ffb  debian_squeeze_armel_standard.qcow2
  f73e83b8e48bd422457dafeb8afe7fc6  initrd.img-2.6.32-5-versatile
  8b33324f99d13dc71d6ad060db2fd60a  vmlinuz-2.6.32-5-versatile

筆者所使用的檔案組合如下表:

下載檔案	說明
initrd.img-2.6.32-5-versatile	初始化並啟動附加檔案
vmlinuz-2.6.32-5-versatile	系統啟動用linux 核心
debian_squeeze_armel_standard.qcow	debian squeeze 標準系統映像檔（可寫入更新資料）

執行debian arm linux
開機完成後，預設登入帳號及密碼皆為root。

執行腳本檔
此腳本用來執行debian-armel，及相關必要參數。
run.sh

#!/bin/sh
export PATH="$PATH:/usr/local/qemu/bin"
PLATFORM="`uname -s | cut -d'_' -f1`"
QEMUEXE="qemu-system-arm"
if [ "$PLATFORM" = "CYGWIN" ] ; then
QEMUEXE=${QEMUEXE}.exe
fi
img=debian_squeeze_armel_standard.qcow2
$QEMUEXE -M versatilepb -kernel vmlinuz-versatile -initrd initrd.gz -m 256 -hda $img -append 'root=/dev/sda1' -redir tcp:2200::22

使用腳本檔案前用先將，下列檔案更名：

initrd.img-2.6.32-5-versatile 改為 initrd.gz
vmlinuz-2.6.32-5-versatile 改為 vmlinuz-versatile

進入到run.sh 所在目錄，並執行下列腳本檔

sh run.sh

註一：當在使用apt-get install gcc g++ 時，發生找不到檔案的情形。
解決方法：　apt-get update –fix-missing
註二：因為qemu 網路架構原設計，需使用-redir 參數用來將Guest OS(debian-arm) 的ssh 22 port 轉到本機2200port。(記得debian-arm中，執行 apt-get install openssh-server來安裝ssh server)

結論
當筆者完成所有步驟後，等於擁有一台虛擬ARＭ機器，且為一包含完整開發軟體的LINUX系統。
若網友們所寫的程式無特別額外ARM硬體需求，則可直接在上面開發偵錯，可減少arm程式複製到arm 板子上的時間。

2011年9月16日星期五

自製免費軟體:超軟中文直式閱瀏器sviewer 0.27.1001更新

主要修正 2.7.1001
* 解決無BOM標頭UTF8檔案，顯示亂碼問題。
* 狀態列顯示檔案類型UTF8, BOM UTF8, ASCII等等
* 工具字型大小選擇: 字型加大為大24, 中20, 小16

檔案下載
由此下載sviewer-027-1001.zip檔案
a073cfa82d621593c49fc26b6972e7bf *sviewer-027-1001.zip

2011年9月14日星期三

Go 程式語言再探

從官網中範例程式找到一段Go程式碼WebServer，加入我的編譯腳本檔如下：

GOCC=6g
GOLD=6l
PROJECT=webserver
all: $(PROJECT)
$(PROJECT).6: $(PROJECT).go
        $(GOCC) $(CFLAGS) $^
$(PROJECT): $(PROJECT).6
        $(GOLD) -o $@ $^
run: $(PROJECT)
        ./$^
clean:
        rm -f $(PROJECT).6 $(PROJECT)

當你輸入，make run 時，如果設定無誤(詳設定請參閱Go語言初探)，將會啟動一個Web Server 在localhost:1718。
如上圖，筆者輸入本站網址，點按[Show QR]，輕輕鬆鬆產生本站QRCode圖像。
結語
短短50行程式碼，其中包含20行網頁腳本，使用掛載flag, http, io, log, template等等套件大幅提高程式生產力。
若要學習Go，不容錯過Effective Go一文。

2011年9月7日星期三

Go 程式語言初探

from http://golang.org

最近寫多篇與OS開發相關超硬的文章，來學習Go 語言換換口味輕鬆一下吧！參考英文說明，寫了以下心得：

使用平台為Mac OS X 10.6.8 + Xcode 4.2

前言

Go 程式語言是一個開放源碼的專案，以BSD-style授權發佈。
它以通用語言作為系統設計基礎想法。在強調於型別、垃圾回收及明確定義支持Concurrent程式設計的語言功能等等。並提供大量套件，提高寫程式效率。目前支援x86及ARM處理器，一個64位元及32位元x86的編譯套件（6g和8g），及支援ARM的編譯套件(5g)。

開發環境設定

安裝 Mercurial (hg)

 sudo easy_install mercurial

(註：easy_install 是python所內附一個好用安裝第三方工具的python腳本）

Mercurial versions 1.7.x 需要設定檔來指定憑證授權 Certification Authorities (CAs). 在筆者機器遇到下列警示訊息:

warning: go.googlecode.com certificate with fingerprint 28:92:... not verified (check hostfingerprints or web.cacerts config setting)

這表示你所使用的Mercurial沒有正確設定CAs. 參考configure the CAs一文，進行設定。

以下是OSX 10.6以上版本的設定

openssl req -new -x509 -extensions v3_ca -keyout /dev/null -out dummycert.pem -days 3650

使用openssl命令建立替代憑證（設定內容隨意打）
接著使用下列指令將dummycert.pem複製到/etc

sudo cp dummycert.pem /etc/hg-dummy-cert.pem

最後在~/.hgrc 或go/.hg/hgrc內容加入下列兩行。

[web]
cacerts = /etc/hg-dummy-cert.pem

下載Go 正式發佈版本源碼

 hg clone -u release https://go.googlecode.com/hg/ go

編譯Go

你將需要安裝Xcode，其中包含GCC, C libraries ...

$ cd go/src
$ ./all.bash

如果沒任何錯誤發生，訊息如下：

ALL TESTS PASSED

---
Installed Go for darwin/amd64 in /Users/you/go.
Installed commands in /Users/you/Go/bin.
*** You need to add /Users/you/Go/bin to your $PATH. ***
The compiler is 6g.

最後幾行顯示你的系統資訊，硬體架構，和所安裝的目錄，你需要將此目錄加到搜尋路徑中。詳請參閱英文文章環境變數environment variables.

使用Go來編譯Hello範例

$ make
6g hello.go
hello.go:2: can't find import: fmt

錯誤發生原因沒有指定環境變數。
筆者指定下列環境變數後，總算編譯成功。

export PATH=~/Go/bin:$PATH
export GOROOT=$HOME/Go
export GOARCH=386
export GOOS=darwin
export GOBIN=$HOME/Go/bin

$ make
6g hello.go
6l -o hello hello.6

執行結果

$ make run
./hello
hello, world

hello 範例可由此下載。

歡迎留言分享心得。

2011年9月5日星期一

啟用e100 (i82559er)網路卡在自製Bos

續上篇自製BenOS支援lspci 命令，參考MIT OSE Lab6: Network Driver 及其中各項文件，且參照相關Linux網路驅動程式設計，目前已整合實作82559er網路卡驅動至BOS v0.21中。
新增及修改下列檔案：

pcireg.h	PCI相關參數標頭檔，引用自NetBSD，源自MIT OSE LAB
pci.c	移植Lab6 kern/pci.c
net_e100.h	參考Lab6相關實作資料
net_e100.c	參考Lab6相關實作資料

teset/Makefile 已修改以i82559er為參數，啟動qemu :

qemu -fda "../bos.img" -net user -net nic,model=i82559er

執行後結果，如文頭畫面。

啟用e100
其中pci.c，如何啟用e100 82559er 簡略原始碼如下：

pci_func_enable(pci_pdata_t f) {
        pci_conf_write(f, PCI_COMMAND_STATUS_REG,
                       PCI_COMMAND_IO_ENABLE |
                       PCI_COMMAND_MEM_ENABLE |
                       PCI_COMMAND_MASTER_ENABLE);
        for (bar = PCI_MAPREG_START; bar < PCI_MAPREG_END;
             bar += bar_width)
        {
                uint32_t oldv = pci_conf_read(f, bar);
                bar_width = 4;
                pci_conf_write(f, bar, 0xffffffff);
                uint32_t rv = pci_conf_read(f, bar);
                if (rv == 0)   continue;
                int regnum = PCI_MAPREG_NUM(bar);
                if (PCI_MAPREG_TYPE(rv) == PCI_MAPREG_TYPE_MEM) {
                        if (PCI_MAPREG_MEM_TYPE(rv) == PCI_MAPREG_MEM_TYPE_64BIT)
                                bar_width = 8;
                        size = PCI_MAPREG_MEM_SIZE(rv);
                        base = PCI_MAPREG_MEM_ADDR(oldv);
                } else {
                        size = PCI_MAPREG_IO_SIZE(rv);
                        base = PCI_MAPREG_IO_ADDR(oldv);
                }
       pci_conf_write(f, bar, oldv);
       f->addr_base[regnum] = base;
       f->addr_size[regnum] = size; }

net_e100.c
啟用後，這時便用使用到 io region 1: 0xc040，長度為64位元組，參考Intel 82559，來進行下列操作。
需要將e100 做軟體重置(可參e100_reset函式)，因使用DMA Rings，
所以接著要掛上傳送的緩衝區Control Block List(CBL)及接收用的緩衝區Receive Frame Area(RFA)，可參考cbl_init()及rfa_init()。

net 命令
在起動Bos v0.21後，輸入net 指令，可看到下列結果：

bos$ net
PCI function 00:18.0 (8086:1209) enabled
mem region 0: 4096 bytes at 0xf2020000
io region 1: 64 bytes at 0xc040
cbl avail = 9, wait = 1, slot = 0x420000, irq=11
rfa avail = 10, wait = 0, slot = 0x420050

其中黃色標記三項資訊，在對網路卡設備進行操作時，會使用到。

結語
原使用e100設備序號，並不生效；後來研究OSE資料後，發現必須在qemu參數中設定，之後再使用設備序號1209來啟用e100(i82559er)，如此才能正確執行在qemu環境。
MIT OSE Lab6十分具有挑戰性，筆者經幾天的努力才把這網路卡驅動部分實作完成；但大約只完成Lab6的三分之二，其餘部分，待9/6社群活動後，再來討論後面部分旳細節。本次程式碼可由此下載。

2011年8月29日星期一

自製BenOS支援lspci 命令

在實現網路支援之前，必須先能使用PCI Bus來找到網路卡相關資訊,
參考OSDev.org的"Where I can find Programming Info on PCI?”一文後，
筆者已在Bos實現了lspci 命令，參考＂Configuration Mechanism #1”完成，下列程式，
其實一開始，最先遇到問題部分是如何讀取PCI?
原文使用sysOutLong() 和sysInLong(), 對照MIT OSE Lab相關資料，實作如下：

static __inline uint32_t inl(int port)
{
        uint32_t data;
        __asm __volatile("inl %w1,%0" : "=a" (data) : "d" (port));
        return data;
}
static __inline void outl(int port, uint32_t data)
{
        __asm __volatile("outl %0,%w1" : : "a" (data), "d" (port));
}

筆者也試了一下NASM的寫法如下：

        global _inl, _outl
;uint32_t _intl(int port)
_inl:
        mov edx, [esp+4]
        mov eax, 0
        in eax, dx
        ret
;void _outl(int port, uint32_t data)
_outl:
        mov edx, [esp+4] ; io port
        mov eax, [esp+8] ; data
        out dx, eax
        ret

之後，實作pci_conf_readl與pci_conf_readw，先試作讀取的部分：
完整程式碼請參照kernel/pci.c和kernel/osfunc.s，從GitHub 上bos下載。

結論

在程式實作過程中，只要依照PCI所定義的資料表，將所需要的資料取出，存到一個PCI資訊的陣列中。
當有需要時，再從PCI 資訊陣列中取出相對應的記錄一一列出便可得到文章開頭的螢幕畫面。
其中一筆如下：

vendor:0x8086, devid:0x100E, class:0200(Network Controller), rev=3

0x100E指得便是e100的Intel網路卡。而它便是筆者正在研究議題的網路卡資訊來源之一，提供網路實作使用。

（註一：軟語錄：＂提高程式設計功力的方法無它，便是不斷地實作與追踪偵錯。＂）
（註二：此次9/6活動，筆者將分享最近在研究網路實作的心得，歡迎來切磋指教。）

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