PQI Air PenにKernelモジュール追加

2014年2月5日2017年2月10日パソコン・インターネット,携帯・デジカメ

次の記事の通り、PQI Air Pen用に、クロスコンパイル環境を構築できました。

PQI Air Pen用にUbuntu 12.04でmipsのクロスコンパイル環境設定: プラスα空間 (2014年1月24日)

この目的は、PQI Air Penに、Kernelモジュールを追加したかったからです。

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このあと試行錯誤して、Kernelモジュールを組み込む事ができました。ただ、完全な成功ではなく、「組み込めた」だけです。Kernelモジュールが正しく動いているかどうかは不明です。

次の手順で、Kernelモジュールの組み込み実験をしました。

Ubuntu 12.04にncurses追加
Linux Kernel 2.6.31のソースの展開
Kernelコンフィグレーション
Kernelソースにパッチ
標準Kernelモジュールビルド
Hello World! Kernelモジュールビルド
PQI Air Penに組み込み

順を追って説明します。

Contents

1. 1. Ubuntu 12.04にncurses追加
2. 2. Linux Kernel 2.6.31のソースの展開
3. 3. Kernelコンフィグレーション
4. 4. Kernelソースにパッチ
5. 5. 標準Kernelモジュールビルド
6. 6. Hello World! Kernelモジュールビルド
7. 7. PQI Air Penに組み込み
8. 関連

1. Ubuntu 12.04にncurses追加

クロスコンパイル環境として、Ubuntu 12.04を使っています。Kernelをビルドする前に、コンフィグレーションが必要です。このコンフィグレーションをGUI的にやろうとすると、"ncurses-devel"が必要の様です。Ubuntuの場合、パッケージ名が違っています。次の手順でインストールします。

$ sudo apt-get install libncurses5-dev

次のページで知りました。Thank you!

12.04 – How do I install ncurses header files? – Ask Ubuntu

2. Linux Kernel 2.6.31のソースの展開

次のウェブページから、Kernel 2.6.31のソースをダウンロードします。

Index of /pub/linux/kernel/v2.6

$ wget https://www.kernel.org/pub/linux/kernel/v2.6/linux-2.6.31.tar.bz2

ダウンロードしたら、展開します。

$ tar xvjf linux-2.6.31.tar.bz2

3. Kernelコンフィグレーション

Kernelのコフィグレーションは、次のコマンドで実行します。

$ make ARCH=mips CROSS_COMPILE=mips-linux-gnu- menuconfig

設定し終わったら、最後に".config"に保存して終了します。

最終的にたどり着いた、CPU周りの設定は次の通りです。

CONFIG_NXP_STB220=y
CONFIG_CPU_BIG_ENDIAN=y
CONFIG_CPU_MIPS32_R2=y
CONFIG_SYS_HAS_CPU_MIPS32_R2=y
CONFIG_CPU_SUPPORTS_32BIT_KERNEL=y
CONFIG_CPU_MIPSR2_IRQ_VI=y

他、デバイスドライバなどのコンパイルオプションの設定があります。私は、USBとネットワーク以外のすべてのデバイスドライバを非選択にしました。

デバイスドライバの中には、上記の設定だとコンパイルエラーになる物がありますので、コンパイルエラーにならない物だけ残したと言う感じです。

4. Kernelソースにパッチ

Kernelモジュールを組み込むためには、vermagicが一致している必要があります。次のページを参考にさせていただきました。ありがとうございます。

linux-2.6.31.test1と言うディレクトリが、実際に作業したディレクトリです。名前を変更しています。

$ diff -c linux-2.6.31/include/linux/vermagic.h linux-2.6.31.test1/include/linux/vermagic.h
*** linux-2.6.31/include/linux/vermagic.h	2009-09-10 07:13:59.000000000 +0900
--- linux-2.6.31.test1/include/linux/vermagic.h	2014-01-26 22:08:24.128000000 +0900
***************
*** 27,34 ****
  #endif
  
  #define VERMAGIC_STRING 						\
! 	UTS_RELEASE " "							\
  	MODULE_VERMAGIC_SMP MODULE_VERMAGIC_PREEMPT 			\
! 	MODULE_VERMAGIC_MODULE_UNLOAD MODULE_VERMAGIC_MODVERSIONS	\
! 	MODULE_ARCH_VERMAGIC
  
--- 27,34 ----
  #endif
  
  #define VERMAGIC_STRING 						\
! 	UTS_RELEASE ".AirPen_V0.1.22-g5eca71a "							\
  	MODULE_VERMAGIC_SMP MODULE_VERMAGIC_PREEMPT 			\
! 	MODULE_VERMAGIC_MODULE_UNLOAD 	\
! 	MODULE_ARCH_VERMAGIC

それと、oprofilefs.cで、コンパイルエラーになるので、Makefileを修正しました。

$ diff -c linux-2.6.31/arch/mips/oprofile/Makefile linux-2.6.31.test1/arch/mips/oprofile/Makefile
*** linux-2.6.31/arch/mips/oprofile/Makefile	2009-09-10 07:13:59.000000000 +0900
--- linux-2.6.31.test1/arch/mips/oprofile/Makefile	2014-01-25 21:37:27.188767000 +0900
***************
*** 1,4 ****
! EXTRA_CFLAGS := -Werror
  
  obj-$(CONFIG_OPROFILE) += oprofile.o
  
--- 1,4 ----
! #EXTRA_CFLAGS := -Werror
  
  obj-$(CONFIG_OPROFILE) += oprofile.o

この設定をしないと、次のエラーになります。

  CC [M]  arch/mips/oprofile/../../../drivers/oprofile/oprofilefs.o
In file included from arch/mips/oprofile/../../../drivers/oprofile/oprofilefs.c:17:0:
include/linux/pagemap.h: In function 'fault_in_pages_readable':
include/linux/pagemap.h:413:16: error: variable 'c' set but not used [-Werror=unused-but-set-variable]
  volatile char c;
                ^
cc1: all warnings being treated as errors
make[1]: *** [arch/mips/oprofile/../../../drivers/oprofile/oprofilefs.o] Error 1
make: *** [arch/mips/oprofile] Error 2

5. 標準Kernelモジュールビルド

この修正が終わったら、いよいよモジュールのビルド(コンパイル)になります。

$ make ARCH=mips CROSS_COMPILE=mips-linux-gnu- modules

これで、エラーが無くなるまで環境を見直します。

6. Hello World! Kernelモジュールビルド

独自ドライバとして、Hello World! Kernelモジュールを組み込んでみます。

次のページの通りにビルドしてみました。

魔術師見習いのノート

hello.cのライセンスは"Dual BSD/GPL"となっていますので、そのまま掲載させていただきます。

#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");

static int hello_init(void)
{
  printk(KERN_ALERT "Hello, World\n");
  return 0;
}

static void hello_exit(void)
{
  printk(KERN_ALERT "Goodbye, World\n");
}

module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);

Makefileは次の通りです。Kernelモジュールをビルドするだけだったら、1行で構いません。

obj-m := hello.o

これらの準備が終わったら、ビルドします。

$ ls
hello.c   linux-2.6.31.test1  Makefile
$ make ARCH=mips CROSS_COMPILE=mips-linux-gnu- -C $PWD/linux-2.6.31.test1 M=$PWD modules
$ ls
hello.c   hello.mod.c  hello.o             Makefile        modules.order
hello.ko  hello.mod.o  linux-2.6.31.test1  Module.markers  Module.symvers

“hello.ko"ができました。

出来上がったhello.koのfile情報は、次の通りです。

$ file hello.ko 
hello.ko: ELF 32-bit MSB relocatable, MIPS, MIPS32 rel2 version 1 (SYSV), BuildID[sha1]=0xbb912c16c1e8619c20dd1dfd1c31c555ab497a58, with unknown capability 0x41000000 = 0xf676e75, with unknown capability 0x10000 = 0x70403, not stripped

7. PQI Air Penに組み込み

出来上がったhello.koを、microSDカードにコピーします。トップディレクトリに置いたと仮定します。

% telnet 192.168.200.1
Trying 192.168.200.1...
Connected to 192.168.200.1.
Escape character is '^]'.
(none) login: root
Password: pqiap

BusyBox v1.01 (2013.01.03-08:27+0000) Built-in shell (ash)
Enter 'help' for a list of built-in commands.

~ # cd /tmp/www/ftp/sda1/
/tmp/www/ftp/sda1 # ls
Photo             dcim              hello.ko          Music             Video
/tmp/www/ftp/sda1 # lsmod
Module                  Size  Used by    Tainted: P  
umac 576480 0 - Live 0xc02b6000
ath_dev 207072 1 umac, Live 0xc01c3000 (P)
ath_rate_atheros 20032 1 ath_dev, Live 0xc0174000 (P)
ath_hal 371936 2 umac,ath_dev, Live 0xc010b000 (P)
adf 9904 3 umac,ath_dev,ath_hal, Live 0xc0096000
asf 6816 3 umac,ath_dev,ath_hal, Live 0xc0089000 (P)
athrs_gmac 49616 0 - Live 0xc0072000
usb_storage 38400 1 - Live 0xc003e000
ehci_hcd 32928 0 - Live 0xc001d000

hello.koを組み込んでいます。

/tmp/www/ftp/sda1 # insmod hello.ko
/tmp/www/ftp/sda1 # lsmod
Module                  Size  Used by    Tainted: P  
hello 1376 0 - Live 0xc03a2000
umac 576480 0 - Live 0xc02b6000
ath_dev 207072 1 umac, Live 0xc01c3000 (P)
ath_rate_atheros 20032 1 ath_dev, Live 0xc0174000 (P)
ath_hal 371936 2 umac,ath_dev, Live 0xc010b000 (P)
adf 9904 3 umac,ath_dev,ath_hal, Live 0xc0096000
asf 6816 3 umac,ath_dev,ath_hal, Live 0xc0089000 (P)
athrs_gmac 49616 0 - Live 0xc0072000
usb_storage 38400 1 - Live 0xc003e000
ehci_hcd 32928 0 - Live 0xc001d000

組み込まれました! うまく行けば、dmesgにメッセージが出力されるはずです。

/tmp/www/ftp/sda1 # dmesg | tail
device ath0 entered promiscuous mode
br0: port 1(ath0) entering learning state
 ieee80211_ioctl_siwmode: imr.ifm_active=393856, new mode=3, valid=1 
br0: port 1(ath0) entering disabled state
 DEVICE IS DOWN ifname=ath0
 DEVICE IS DOWN ifname=ath0
br0: port 1(ath0) entering learning state
br0: port 1(ath0) entering forwarding state
warning: `vsftpd' uses 32-bit capabilities (legacy support in use)
Algorithmics/MIPS FPU Emulator v1.5

“Hello, World"が表示されるはずなのですが、ありません。念のため、/proc/kmsgも確認しましたが、やはり何もありませんでした。

今度は、組み込んだKernelモジュールを外してみます。

/tmp/www/ftp/sda1 # rmmod hello.ko 
/tmp/www/ftp/sda1 # lsmod
Module                  Size  Used by    Tainted: P  
umac 576480 0 - Live 0xc02b6000
ath_dev 207072 1 umac, Live 0xc01c3000 (P)
ath_rate_atheros 20032 1 ath_dev, Live 0xc0174000 (P)
ath_hal 371936 2 umac,ath_dev, Live 0xc010b000 (P)
adf 9904 3 umac,ath_dev,ath_hal, Live 0xc0096000
asf 6816 3 umac,ath_dev,ath_hal, Live 0xc0089000 (P)
athrs_gmac 49616 0 - Live 0xc0072000
usb_storage 38400 1 - Live 0xc003e000
ehci_hcd 32928 0 - Live 0xc001d000

外れました。dmesgを確認してみました。

/tmp/www/ftp/sda1 # dmesg | tail
device ath0 entered promiscuous mode
br0: port 1(ath0) entering learning state
 ieee80211_ioctl_siwmode: imr.ifm_active=393856, new mode=3, valid=1 
br0: port 1(ath0) entering disabled state
 DEVICE IS DOWN ifname=ath0
 DEVICE IS DOWN ifname=ath0
br0: port 1(ath0) entering learning state
br0: port 1(ath0) entering forwarding state
warning: `vsftpd' uses 32-bit capabilities (legacy support in use)
Algorithmics/MIPS FPU Emulator v1.5

本当は、"Goodbye, World"と表示されるはずですが、何もありません。

Kernelモジュールとして組み込む事はできましたが、動作しているのかどうか、不明です。