Feb 13, 2023

Operating System development tutorials in Rust on the Raspberry Pi をする #5

はじめに

前回の続きから．

05_drivers_gpio_uart

概要

  • UART と GPIO のコントローラ用ドライバを追加する
    • これまでに作成した QEMU コンソールを捨てて， ドライバマネージャ を導入する

ドライバマネージャ

  • ドライバサブシステム をカーネルに追加

    • 参照：src/driver.rs

  • interface::DeviceDriver トレイトは各デバイスドライバが実装する必要がある

  • crate::driver::driver_manager().init_drivers(...) はドライバマネージャに全ての登録済みドライバをループさせ，初期化をキックし，オプションの 初期化後コールバック も実行する

BSP ドライバ実装

  • src/bsp/raspberrypi/driver.rs の init() が UART と GPIO の登録の面倒をみる

  • ドライバは src/bsp/device_driver に保存されており，BSP が使用する

  • まず PL011Uart ドライバを追加する

    • console::interface::* トレイトを実装
    • メインシステムのコンソールとして使用

  • 次に GPIO ドライバを追加する

    • このドキュメントでは Raspberry Pi 3 向けに Makefile が書かれている
    • Raspberry Pi 4 向けにビルドする場合は ターゲットに BSP=rpi4 を指定
      • Raspberry Pi 3 しか持っていないので読み飛ばす

  • BSP は src/bsp/raspberrypi/memory.rs でメモリマップをもつ

SD カードからブートする

  1. boot という名前の FAT32 のパーティションを作成
  2. 所定の内容の config.txt を作成
  3. Raspberry Pi firmware repo から bootcode.bin, fixup.dat, start.elf をコピー
  4. make を実行
  5. kernel8.img をSDカードにコピーし，Raspberry Pi に挿入
  6. シリアル通信端末で UART と接続
  7. USB シリアルとホストPCを接続
  8. Raspberry Pi を電源に接続し，出力を観察する

実行結果

$ make

Compiling kernel ELF - rpi3
   Compiling mingo v0.5.0 (/home/kenta/Git/Kenta11/rust-raspberrypi-OS-tutorials/05_drivers_gpio_uart)
   Compiling tock-registers v0.8.1
   Compiling aarch64-cpu v9.0.0
    Finished release [optimized] target(s) in 1.83s

Generating stripped binary
        Name kernel8.img
        Size 10 KiB
$ sudo make qemu
[sudo] kenta のパスワード:

Launching QEMU
[0] mingo version 0.5.0
[1] Booting on: Raspberry Pi 3
[2] Drivers loaded:
      1. BCM PL011 UART
      2. BCM GPIO
[3] Chars written: 117
[4] Echoing input now