透過USB連線與OpenMoko模擬裝置互動

前幾篇文章介紹如何透過qemu來模擬openmoko與Poky，這部份的開發逐漸穩定，而qemu現在對於硬體的模擬也頗完整，很多時候我們可直接指定Ethernet模擬來作PXE/BOOTP/TFTP開機或DHCP，於是Host與(Emulated) Target互動就相當簡單。但，如果是openmoko Neo1973/GTA01這類沒有Ethernet (頂多只有Wifi或Bluetooth)的硬體裝置，該如何互動呢？最近加入USB gadget模擬的支援，可將USB slave轉包到Linux 2.6的gadgetfs，如此一來，我們就可建立USB (emulated) network，兩端也可用NFS或sshfs來作檔案分享存取。

在Ubuntu 7.04上操作的方式如下，注意，建議使用一般權限進行，並善用sudo的機制。

取得Linux Kernel原始程式碼：

$ apt-get install linux-source-2.6.20

解開檔案並給予目前的組態：

$ cd /usr/src
$ tar jxf linux-source-2.6.20.tar.bz2 && cd linux-source-2.6.20
$ cp /boot/config-`uname -r` .config

因為Ubuntu預設的USB Gadget/Peripheral controller是實體裝置，但我們需要dummy_hcd (Dummy/Loopback USB host and device emulator driver)，所以我們得調整設定：

$ patch -p0 < dotconfig_dummy_hcd.patch

然後建構我們需要的核心模組：

$ make MODVERDIR=drivers/usb/gadget \
drivers/usb/gadget/dummy_hcd.ko \
drivers/usb/gadget/gadgetfs.ko

順利的話就會有兩個 .ko檔，接著就安裝：

$ sudo insmod drivers/usb/gadget/dummy_hcd.ko
$ sudo insmod drivers/usb/gadget/gadgetfs.ko default_uid=`id -u`

Host端需要一個名為/dev/gadget的目錄，以掛載gadgetfs：

$ sudo mkdir -p /dev/gadget
$ sudo mount -t gadgetfs gadget /dev/gadget -o noauto,user,group

核心的部份告一段落，接著我們要來建構qemu，取得最新的openmoko-emulator：

$ svn co https://OpenSVN.csie.org/openmoko_addons/openmoko-emulator

編譯時期需指定kernel header (Ubuntu預設沒有打包全部USB gadget的header)：

$ cd openmoko-emulator
$./configure --cc="gcc-3.4 -I/usr/src/linux-source-2.6.20/include"

在最後一行輸出應該要有以下字樣：

USB Gadgetfs support yes

接著就打 "make"，順利的話會在arm-softmmu目錄產生名為qemu-system-arm的執行檔。我們可透過script自動下載u-boot、kernel，與rootfs等images並「燒」入我們的模擬硬體中，操作如下：

$ ./openmoko/download.sh
$ ./openmoko/flash.sh

正確的話，畫面會提示run.sh的script檔案被生成，咱們就來跑看看：

$ ./openmoko/run.sh

操作方式在前文「OpenMoko/Neo1973硬體模擬」已提及，不贅述。等X Window的畫面都出現後，就是運用gadgetfs的時機。按下Ctrl-Alt-2組合鍵切入Qemu Monitor，我們可監控與管理Qemu的狀態，當我們打入"info usbslave"指令時，應該有如下的輸出：

USB2.2 device 1457:5122:
Manufacturer: Linux 2.6.20.7-moko8/s3c2410_udc
Product: RNDIS/Ethernet Gadget
Configuration 0: RNDIS
Configuration 1: CDC Ethernet

因為openmoko在啟動X的時候會順便將USB network帶起，這時候我們就可透過gadgetfs去讓Host與(emulated) target互動。同樣在Qemu Monitor畫面，打入 "usb_add gadget:1" 指令，若無錯誤訊息，表示已成功。在Host上的終端機檢查USB gadgetfs的狀態：

$ lsusb -v | grep -A10 -B12 s3c2410

應該會有以下輸出：

Bus 004 Device 003: ID 1457:5122
Device Descriptor:
bLength                18
bDescriptorType         1
bcdUSB               2.00
bDeviceClass            2 Communications
bDeviceSubClass         0
bDeviceProtocol         0
bMaxPacketSize0        64
idVendor           0x1457
idProduct          0x5122
bcdDevice            2.12
iManufacturer           1 Linux 2.6.21.1-moko8/s3c2410_udc
iProduct                2 RNDIS/Ethernet Gadget
iSerial                 0
bNumConfigurations      1
Configuration Descriptor:
bLength                 9
bDescriptorType         2
wTotalLength           80
bNumInterfaces          2
bConfigurationValue     1
iConfiguration          7 CDC Ethernet

這時候就可透過CDC Ethernet操作USB network，openmoko在啟動該裝置時就設定IP與route，所以我們只要在Host設定必要的網路組態，即可連線到模擬的裝置：

$ ifconfig usb0 inet 192.168.0.200 netmask 255.255.255.0
$ ssh root@192.168.0.202

順利的話就會看到命令提示畫面：

root@fic-gta01:~$

當然，拿到shell後，什麼事情都可以作。

注意，在關閉openmoko-emulator前，請切換到Qemu Monitor，並打入"usb_del gadget"的指令，要求將gadgetfs的存取關閉，否則很可能會kernel panic。這時候Host的dmesg輸出應該類似以下：

[ 4751.700000] dummy_udc dummy_udc: unregister gadget driver 'gadgetfs'
[ 4751.700000] gadgetfs: disconnected
[ 4751.700000] dummy_hcd dummy_hcd: port status 0x00010100 has changes
[ 4751.700000] dummy_hcd dummy_hcd: port status 0x00010100 has changes
[ 4751.700000] usb 4-1: USB disconnect, address 3
[ 4751.700000] usb0: unregister 'cdc_ether' usb-dummy_hcd-1, CDC Ethernet Device
[ 4753.856000] usb usb4: dummy_bus_suspend

另外，Win32的USB redirection實做我也開始進行，希望不久後也可在Win32進行openmoko的模擬與開發工作。本文內容僅供參考與進度展示，後續的更新會發佈於openmoko官方的wiki: OpenMoko_under_QEMU。