Nápověda k práci s přípravkem MicroZed APO

Tato stránka obsahuje návody k práci s přípravkem. Popis hardware a periferií naleznete na stránce Přípravek MicroZed APO.

Přístup přes sériový port, parametry:

• Zařízení: /dev/ttyUSB0
• Přenosová rychlost: 115200
• Žádná parita a jeden stopbit
• Login: root
• Heslo bude sděleno na cvičení

Použít lze například program gtkterm nebo ještě jednodušeji tio -b 115200 /dev/ttyUSB0 z terminálu.

Po zjištění adresy připojené desky je výhodnější použít přístup přes SSH. Z počítače, kde je nainstalovaný pouze OS Windows, je možné na sériový port i přes SSH přistupovat k zařízení s využitím programu PuTTY.

ssh -i /opt/zynq/ssh-connect/mzapo-root-key root@192.168.202.xxx

Pro přenos souborů mezi cílovým systémem a hostitelským PC lze použít program SCP nebo si lze připojit kompletní souborový systém cílové desky do podadresáře /tmp příkazem

/opt/zynq/sshfs-mount-target 192.168.202.xxx

ssh-add /opt/zynq/ssh-connect/mzapo-root-key

ssh-add-mzapo-key

ssh root@192.168.202.xxx

Více o použití protokolu SSH, SSH klíčů a SSH agenta najdete v článku o vzdáleném přístupu.

V závorce je uvedené číslo připojeného motoru.

192.168.223.115 (2)
192.168.223.102 (1)

Laboratoř je přístupná přes instalaci konferenčního systému BigBluButton. Jedná se o lokální/experimentální instalaci na osobním/desktopovém počítači, s problémy se obracejte na jeho majitele (Pavel Píša), přístupovou bránu zařídil Ing. Daniel Večerka. Brána pro vstup do virtuální laboratoře je na adrese https://cw.felk.cvut.cz/courses/apo/.

Připojení k přípravkům s oprávněními uživatele root je autentizované na základě vlastnictví privátního klíče mzapo-root-key. Při navázání spojení s požadavkem na přístup na uživatelský/systémový účet root je vlastnictví privátního klíče ověřené veřejným klíčem uloženým v seznamu oprávnění k přístupu k účtu na přípravcích. Privátní klíč je k dispozici všem uživatelům v adresáři /opt/zynq/ssh-connect na serveru postel. Zkopírovat ho lze na vlastní počítač příkazem

scp cvut_login@postel.felk.cvut.cz:/opt/zynq/ssh-connect/mzapo-root-key ~/.ssh/
chmod 600 ~/.ssh/mzapo-root-key

K vybranému přípravku se poté lze připojit protunelování do lokální sítě laboratoře KN:E-2 přes server postel.

ssh -i ~/.ssh/mzapo-root-key -o 'ProxyJump=cvut_login@postel.felk.cvut.cz' root@192.168.202.xxx

Klíč je také možné si po dobu běhu sezení na vývojovém počítači uložit do SSH agenta

ssh-add ~/.ssh/mzapo-root-key

a poté již není nutné klíč v každém příkazu uvádět. Adresář ~/.ssh/ zde používáme, protože na windows subsystem for Linux vznikají potíže se změnou přístupových práv k souborům uloženým přímo v domovském (~/) adresáři.

Další možností vzdáleného přístupu k přípravkům je otevření sezení na serveru postel nebo na počítačích v laboratoři KN:E-23, kdy lze postupovat stejně jako při lokální práci v laboratoři.

Šablonu aplikace najdete na počítačích v laboratoři v adresáři

/opt/apo/mzapo_template

Výhodnější je však šablonu nahrát z verzovacího systému a založit si poté pro projekt vlastní repozitář (viz stránka z dokumentace)

git clone https://gitlab.fel.cvut.cz/b35apo/mzapo_template.git

Součástí šablony jsou následující soubory

• Makefile - pravidla pro sestavení a vzdálené spouštění aplikace
• change_me.c - zdrojový kód s hlavní funkcí main - šablona určená k přejmenování
• font_prop14x16.c - proporcionální font s maximální šířkou 14 a výškou 16 bodu
• font_rom8x16.c - font s fixní šířkou
• font_types.h - definice typu použitého pro popis fontu
• mzapo_parlcd.h - deklarace funkcí pro nízkoúrovňový přístup k LCD display
• mzapo_parlcd.c - implementace funkcí pro nízkoúrovňový přístup k LCD display
• mzapo_phys.h - deklarace funkce pro mapování fyzického rozsahu adres do aplikačního procesu
• mzapo_phys.c - implementace funkce pro mapování fyzického rozsahu adres do aplikačního procesu
• mzapo_regs.h - definice bázových adres a registrů výukového návrhu MZ_APO

Podrobnější popis registrů návrhu lze nalézt v dokumentaci desky MZ_APO.

Pravidla Makefile pro sestavovací program je potřeba upravit pro vlastní aplikaci. Aplikace se bude skládat z jednoho nebo více zdrojových souborů v jazyce C (soubory s příponou *.c) a nebo v jazyce C++ (soubory s příponou *.cpp). Příkladem s hlavní funkci main je vzorový soubor change_me.c, který by měl být nahrazen, přejmenován za soubor specifický pro danou aplikaci.

Do proměnné SOURCES je nastaven seznam zdrojových souborů, viz následující část souboru Makefile

SOURCES = change_me.c mzapo_phys.c mzapo_parlcd.c
#SOURCES += font_prop14x16.c font_rom8x16.c

V první řádce je potřeba upravit jméno hlavního souboru aplikace. Pokud jsou využité fonty, je potřeba druhou řádku odkomentovat. Do seznamu je možné na těchto dvou řádkách nebo opakováním řádku s plus-rovná-se přidat i další potřebné soubory. Hlavičkové soubory (*.h) se do seznamu neuvádí.

Jméno žádaného binárního spustitelného souboru je nastavené v do proměnné TARGET_EXE.

Překlad je proveden prostým zavoláním sestavovacího programu

make

kdy je vyvoláno první nalezené pravidlo all.

Pro smazání generovaných souborů (objektové soubory, binární kód aplikace a automaticky generované závislosti) slouží cíl clean. Cíle lze i kombinovat

make clean all

Případná kompilace při změně a spuštění aplikace na vzdálené jednotce je provedeno při vyvolání cíle run

make TARGET_IP=192.168.202.xx run

Automatické přihlášení, přenos dat a spuštění aplikace na cílovém zařízení s danou IP adresou vyžaduje již zavedený privátní klíč v SSH agentovi pro dané sezení

ssh-add /opt/apo/zynq/ssh-connect/mzapo-root-key

Aplikace je nejdříve překopírovaná do podadresáře /tmp vytvořeného podle přihlašovacího jména uživatele a poté je aplikace spuštěné s tím, že standardní vstup i výstup je k dispozici na straně vývojářského počítače přes SSH spojení.

Aplikaci je možné na cílové platformě i ladit s využitím grafického ladícího programu Data Display Debugger

make TARGET_IP=192.168.202.xx debug

Na počítači, ze kterého je cílový systém laděný, musí být nainstalované balíčky ddd a gdb-multiarch (případně s úpravou Makefile arm-linux-gnueabihf-gdb).

Doporučení pro studenty bez předchozí preference je na našich systémech používat editor/prostředí Geany.

Stránka s návodem jak nastavit vývojové prostředí Eclipse pro práci s přípravkem.

Pro kompilaci na Ubuntu/Debian systemu nainstalujde křížový kompilátor

sudo apt install crossbuild-essential-armhf

Zkopírujte privátní klíč pro SSH připojení k deskám MZ_APO z lokální sítě učebny

scp ctu_login@postel.felk.cvut.cz:/opt/zynq/ssh-connect/mzapo-root-key .
chmod go-rwx mzapo-root-key
ssh-add mzapo-root-key

Vyzkoušíme, že se na systém můžeme připojit přes SSH

ssh -o 'ProxyJump=ctu_login@postel.felk.cvut.cz'  root@192.168.202.xxx

Když projde tak exit.

Zeditujte Makefile, v proměnné TARGET_IP nastavte konkrétní adresu cílové desky ve vnitřní síti. Odkomentujte řádku s nastavením SSH pro spojení přes prostředníka s veřejnou adresou a nahraďte přihlašovací jméno ctu_login svým přiděleným přihlašovacím jménem do sítě ČVUT.

TARGET_IP ?= 192.168.202.xxx
SSH_OPTIONS=-o 'ProxyJump=ctu_login@postel.felk.cvut.cz'

Spusťte aplikaci na vzdáleném systému

make run

Pro urychlení přihlašování na server postel.felk.cvut.cz bez nutnosti vypisovat heslo můžete také využít ověřování privátním klíčem. Pokud ještě privátní klíč na svém systému nemáte nagenerovaný, tak použijte

ssh-keygen

Správné je svůj klíč i na svém počítači chránit heslem. Více na o klíčích na stránce Jak používat GIT s SSH klíčem. Pokud je klíč chráněný heslem, tak je ho potřeba po přihlášení do sezení aktivovat příkazem

ssh-add

Dále informujeme server postel.felk.cvut.cz o naší důvěře, volbě, že ṕro ověření našeho předaného účtu stačí otisk daného klíče

ssh-copy-id ctu_login@postel.felk.cvut.cz

Dále by již make run mělo startovat aplikaci bez nutnosti jakékoliv interakce ze strany uživatele (žádné dotazy na hesla atd.).

Alternativou, k ProxyJump z předchozí kapitoly je využít trvalé SSH spojení na server postel.felk.cvut.cz pro tunelování přístupu na SSH port 22 na vybraném přípravku. Přihlášení přes server s veřejnou adresou se provede jen jednou, je tedy menší riziko, že ochrana serveru vyhodnotí rychlé připojování jako útok. Opětovná připojování jsou takto i výrazně rychlejší.

Tunel na port požadovaného kitu se vytvoří v samostatném okně se shellem příkazem

ssh -nNT ctu_login@postel.felk.cvut.cz -L 2222:192.168.202.xxx:22

Aktuální Makefile na to je na toto použití připravené, je potřeba povolit

TARGET_IP = 127.0.0.1
SSH_OPTIONS=-o "UserKnownHostsFile=/dev/null" -o "StrictHostKeyChecking=no" -o "Port=2222"
SSH_GDB_TUNNEL_REQUIRED=y

Síť laboratoře K2 je za NATem. Proto není možné přímé spojení z vlastního počítače na desku. Pokud nám však na počítači běží SSH server, tak je možné vytvořit reverzní tunel.

Nejdříve zjistíme adresu našeho počítače v síti EDUROAM

ip addr show

Ideálně si na svém počítači vytvoříme pomocný uživatelský účet s nízkou úrovní oprávnění a přístupů k souborům.

adduser restricted_user

ssh -R 2222:localhost:22 restricted_user@147.32.xxx.xxx

K přípravku se pak připojujeme přes tunel tak, že se připojíme k lokálnímu teleportovanému portu 2222.

ssh -o "UserKnownHostsFile=/dev/null" -o "StrictHostKeyChecking=no" -p 2222 root@localhost

scp login@postel.felk.cvut.cz:/opt/apo/zynq/ssh-connect/mzapo-root-key .
chmod 600 mzapo-root-key
ssh-add mzapo-root-key

Při volání make z adresáře se šablonou aplikace pak bude nutné přidat parametr SSH_OPTIONS

make SSH_OPTIONS="-o UserKnownHostsFile=/dev/null -o StrictHostKeyChecking=no -o Port=2222" TARGET_IP=localhost run

V základní nastavení se přípravek chová jako DHCP klient a očekává přidělení IP adresy po připojení síťového kabelu. Pokud není možné zprostředkovat připojení k DHCP serveru, je možné nastavit statické IP adresy hostovského PC i přípravku a propojit tyto napřímo. K nastavení statické IP adresy je možné využít příkaz ip ve formátu:

ip addr add [IP_ADDRESS] dev [DEVICE]

Nastavit statickou IP adresu na přípravku lze pomocí sériového rozhraní (například přes gtkterm), po přihlášení jménem a heslem, například pomocí příkazu, v doporučené sekvenci příkazů je před nastavení pevné IP adresy přidané vypnutí DHCP klienta a nakonec pak aktivace rozhraní:

ifdown eth0
ip addr add 192.168.135.14/24 dev eth0
ip link set dev eth0 up

ip addr add 192.168.135.101/24 dev enx00e04c18681b