Linuxカーネル仕様

本章では、工場出荷状態の Armadillo-640 の Linuxカーネル仕様について説明します。

7.1. デフォルトコンフィギュレーション

工場出荷時の Armadillo-640に書き込まれている Linuxカーネルは、デフォルトコンフィギュレーションが適用されています。Armadillo-640用のデフォルトコンフィギュレーションが記載されているファイルは、Linuxカーネルソースファイル (linux-v4.14-at[VERSION].tar.gz)に含まれる arch/arm/configs/armadillo-640_defconfig です。

armadillo-640_defconfig で有効になっている主要な設定を表7.1「Linuxカーネル主要設定」に示します。

表7.1 Linuxカーネル主要設定

コンフィグ	説明
`VMSPLIT_3G`	3G/1G user/kernel split
`AEABI`	Use the ARM EABI to compile the kernel
`COMPACTION`	Allow for memory compaction
`MIGRATION`	Page migration

7.2. デフォルト起動オプション

工場出荷状態のArmadillo-640のLinuxカーネルの起動オプションについて説明します。デフォルト状態では、次のように設定されています。

表7.2 Linuxカーネルのデフォルト起動オプション

起動オプション	説明
`console=ttymxc0`	起動ログなどが出力されるイニシャルコンソールに `ttymxc0` (CON9)を指定します。
`root=/dev/mmcblk0p2`	ルートファイルシステムにeMMCを指定します。
`rootwait`	`root=` で指定したデバイスが利用可能になるまでルートファイルシステムのマウントを遅らせます。

7.3. Linuxドライバ一覧

Armadillo-640で利用することができるデバイスドライバについて説明します。各ドライバで利用しているソースコードのうち主要なファイルのパスや、コンフィギュレーションに必要な情報、及びデバイスファイルなどについて記載します。

7.3.1. Armadillo-640

Armadillo-640のハードウェアの構成情報やピンのマルチプレクス情報、i.MX6ULLの初期化手順などが定義されています。

関連するソースコード

arch/arm/mach-imx/
arch/arm/boot/dts/armadillo-640.dts
arch/arm/boot/dts/imx6ull.dtsi
arch/arm/boot/dts/imx6ul.dtsi

カーネルコンフィギュレーション

System Type --->
  [*] Freescale i.MX family  --->                                 <ARCH_MXC>
    [*]   i.MX6 UltraLite support                               <SOC_IMX6UL>

7.3.2. UART

Armadillo-640のシリアルは、i.MX6ULLのUART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) を利用しています。Armadillo-640の標準状態では、UART1 (CON9) をコンソールとして利用しています。

フォーマット

データビット長: 7 or 8ビット
ストップビット長: 1 or 2ビット
パリティ: 偶数 or 奇数 or なし
フロー制御: CTS/RTS or XON/XOFF or なし
最大ボーレート:230.4kbps

関連するソースコード

drivers/tty/n_null.c
drivers/tty/n_tty.c
drivers/tty/pty.c
drivers/tty/tty_baudrate.c
drivers/tty/tty_buffer.c
drivers/tty/tty_io.c
drivers/tty/tty_ioctl.c
drivers/tty/tty_jobctrl.c
drivers/tty/tty_ldisc.c
drivers/tty/tty_ldsem.c
drivers/tty/tty_mutex.c
drivers/tty/tty_port.c
drivers/tty/serial/earlycon.c
drivers/tty/serial/serial_core.c
drivers/tty/serial/serial_mctrl_gpio.c
drivers/tty/serial/imx.c

Device Treeドキュメント

Documentation/devicetree/bindings/serial/fsl-imx-uart.txt
Documentation/devicetree/bindings/serial/serial.txt

デバイスファイル

シリアルインターフェース	デバイスファイル
UART1	`/dev/ttymxc0`
UART3	`/dev/ttymxc2`

カーネルコンフィギュレーション

Device Drivers  --->
  Character devices  --->
    [*] Enable TTY                                            <TTY>
        Serial drivers  --->
          [*] IMX serial port support                  <SERIAL_IMX>
          [*]   Console on IMX serial port     <SERIAL_IMX_CONSOLE>

7.3.3. Ethernet

Armadillo-640の Ethernet (LAN) は、i.MX6ULLのENET(10/100-Mbps Ethernet MAC)を利用しています。

機能

通信速度: 100Mbps (100BASE-TX), 10Mbps (10BASE-T)
通信モード: Full-Duplex (全二重), Half-Duplex (半二重)
Auto Negotiationサポート
キャリア検知サポート
リンク検出サポート

関連するソースコード

drivers/net/Space.c
drivers/net/loopback.c
drivers/net/ethernet/freescale/fec_main.c
drivers/net/ethernet/freescale/fec_ptp.c
drivers/net/phy/fixed_phy.c
drivers/net/phy/mdio-boardinfo.c
drivers/net/phy/mdio_bus.c
drivers/net/phy/mdio_device.c
drivers/net/phy/phy-core.c
drivers/net/phy/phy.c
drivers/net/phy/phy_device.c
drivers/net/phy/smsc.c

Device Treeドキュメント

Documentation/devicetree/bindings/net/fsl-fec.txt
Documentation/devicetree/bindings/net/phy.txt

ネットワークデバイス

eth0

カーネルコンフィギュレーション

Device Drivers  --->
  [*] Network device support  --->                     <NETDEVICES>
    [*]   Ethernet driver support  --->                  <ETHERNET>
      [*]   Freescale devices                <NET_VENDOR_FREESCALE>
      [*]     FEC ethernet controller (of ColdFire and some i.MX CPUs)
                                                              <FEC>
    -*-   PHY Device support and infrastructure  --->      <PHYLIB>
      [*]   SMSC PHYs                                    <SMSC_PHY>

7.3.4. WLAN

Armadillo-600シリーズ WLANオプションモジュールおよびArmadillo-600 シリーズ BT/TH オプションモジュールのWLAN 対応モデルには、アットマークテクノ製 Armadillo-WLANモジュール(AWL13)が搭載されています。

WLANオプションモジュールのAWL13は、CON9 を通して「USBホスト」に示す USB OTG2 に接続されています。

BT/THオプションモジュールのAWL13は、CON9 を通して「USBハブ」に示す USBハブに接続されています。

機能

チャンネル(2.4GHz): 1-13
通信速度(規格上の理論値)
- IEEE 802.11b: 最大 11 Mbps
- IEEE 802.11g: 最大 54 Mbps
- IEEE 802.11n: 最大 72.2 Mbps
チャンネル帯域: 20MHz
MIMO(Multi Input Multi Output) 1x1、シングルストリーム
セキュリティ機能: WEP(64bit, 128bit), WPA-PSK(TKIP,AES), WPA2-PSK(TKIP,AES)
アクセス方式: インフラストラクチャモード(STA ^[9], AP ^[10]対応), アドホックモード

ネットワークデバイス

awlan0

関連するソースコード

drivers/net/wireless/awl13/

カーネルコンフィギュレーション

Device Drivers  --->
  [*] Network device support  --->                        <NETDEVICES>
    -*- Wireless LAN  --->                                      <WLAN>
      [*]   Armadillo-WLAN(AWL13)               <ARMADILLO_WLAN_AWL13>
        Armadillo-WLAN(AWL13) Driver Options  --->
          Selected AWL13 interface (USB)  --->
            (X) USB                         <ARMADILLO_WLAN_AWL13_USB>
            ( ) SDIO (NOT TESTED           <ARMADILLO_WLAN_AWL13_SDIO>

7.3.5. BT

Armadillo-600 シリーズ BT/TH オプションモジュールには、加賀FEI製 EYSKBNZWB が搭載されています。EYSKBNZWBは、「USBハブ」に接続されています。BT機能を有効化すると、BT機能を利用できます。

デバイス

hci0

関連するソースコード

net/bluetooth/
drivers/bluetooth/btusb.c

カーネルコンフィギュレーション

Device Drivers  --->
  [*] Networking support  --->
    [*]   Bluetooth subsystem support  --->                       <BT>
      [*]Bluetooth Classic (BR/EDR) features                <BT_BREDR>
      [*]     RFCOMM protocol support                      <BT_RFCOMM>
      [*]       RFCOMM TTY support                     <BT_RFCOMM_TTY>
      [*]     BNEP protocol support                          <BT_BNEP>
      [*]       Multicast filter support           <BT_BNEP_MC_FILTER>
      [*]       Protocol filter support         <BT_BNEP_PROTO_FILTER>
      [*]     HIDP protocol support                          <BT_HIDP>
      [*]     Bluetooth High Speed (HS) features               <BT_HS>
      [*]   Bluetooth Low Energy (LE) features                 <BT_LE>
      [*]   Enable LED triggers                              <BT_LEDS>
            Bluetooth device drivers  --->
        [*] HCI USB driver                               <BT_HCIBTUSB>
        [*]   Broadcom protocol support              <BT_HCIBTUSB_BCM>
        [*]   Realtek protocol support               <BT_HCIBTUSB_RTL>

7.3.6. SDホスト

Armadillo-640 のSDホストは、i.MX6ULL の uSDHC (Ultra Secured Digital Host Controller) を利用しています。 Armadillo-640 では、オンボードmicroSDコネクタ (CON1) がuSDHC2を利用しています。

機能

カードタイプ: microSD/microSDHC/microSDXC/microSDIO
バス幅: 1bit or 4bit
スピードモード: Default Speed (24.75MHz), High Speed (49.5MHz)
カードディテクトサポート

デバイスファイル

/dev/mmcblk1

関連するソースコード

drivers/mmc/core/
drivers/mmc/host/sdhci-esdhc-imx.c
drivers/mmc/host/sdhci-pltfm.c
drivers/mmc/host/sdhci.c

Device Treeドキュメント

Documentation/devicetree/bindings/mmc/fsl-imx-esdhc.txt
Documentation/devicetree/bindings/mmc/mmc.txt
Documentation/devicetree/bindings/regulator/fixed-regulator.txt

カーネルコンフィギュレーション

Device Drivers  --->
  [*] MMC/SD/SDIO card support  --->                          <MMC>
    [*]   MMC block device driver                       <MMC_BLOCK>
    (8)     Number of minors per block device    <MMC_BLOCK_MINORS>
          *** MMC/SD/SDIO Host Controller Drivers ***
    [*]   Secure Digital Host Controller Interface support
                                                        <MMC_SDHCI>
    [*]     SDHCI platform and OF driver helper   <MMC_SDHCI_PLTFM>
    [*]       SDHCI support for the Freescale eSDHC/uSDHC i.MX controller support
                                              <MMC_SDHCI_ESDHC_IMX>

7.3.7. USBホスト

Armadillo-640のUSBホストは、i.MX6ULLのUSB-PHY (Universal Serial Bus 2.0 Integrated PHY) および USB (Universal Serial Bus Controller) を利用しています。Armadillo-640 では、USBホストインターフェース (CON5) が OTG1 (下段) と OTG2 (上段) を利用しています。OTG2は CON5 と CON9 と排他利用になっており、外部からの信号で切り替えることができるようになっています。詳しくは「CON5(USBホストインターフェース)」を参照してください。

機能

Universal Serial Bus Specification Revision 2.0 準拠
Enhanced Host Controller Interface (EHCI)準拠
転送レート: USB2.0 High-Speed (480Mbps), Full-Speed (12Mbps), Low-Speed (1.5Mbps)

デバイスファイル

メモリデバイスの場合は、デバイスを認識した順番で/dev/sdN (Nは’a'からの連番)となります。
I/Oデバイスの場合は、ファンクションに応じたデバイスファイルとなります。

関連するソースコード

drivers/usb/chipidea/
drivers/usb/host/ehci-hcd.c
drivers/usb/phy/of.c
drivers/usb/phy/phy-generic.c
drivers/usb/phy/phy.c

Device Treeドキュメント

Documentation/devicetree/bindings/usb/ci-hdrc-usb2.txt
Documentation/devicetree/bindings/usb/usbmisc-imx.txt
Documentation/devicetree/bindings/regulator/fixed-regulator.txt

カーネルコンフィギュレーション

Device Drivers  --->
  [*] USB support  --->                               <USB_SUPPORT>
    [*]   Support for Host-side USB                           <USB>
          *** USB Host Controller Drivers ***
    [*]   EHCI HCD (USB 2.0) support                 <USB_EHCI_HCD>
    [*]     Support for Freescale i.MX on-chip EHCI USB controller
                                                     <USB_EHCI_MXC>
    [*]   ChipIdea Highspeed Dual Role Controller    <USB_CHIPIDEA>
    [*]     ChipIdea host controller            <USB_CHIPIDEA_HOST>
          USB Physical Layer drivers  --->
      [*] NOP USB Transceiver Driver                <NOP_USB_XCEIV>

7.3.8. USBハブ

Armadillo-600 シリーズ BT/TH オプションモジュールには、Microchip 製 USB2422 が搭載されています。USB2422は、CON9 を通して「USBホスト」に示す USB OTG2 に接続されています。

機能

Universal Serial Bus Specification Revision 2.0 準拠

関連するソースコード

drivers/usb/core/

カーネルコンフィギュレーション

Device Drivers  --->
  [*] USB support  --->                               <USB_SUPPORT>
    [*]   Support for Host-side USB                           <USB>

7.3.9. リアルタイムクロック

Armadillo-640のリアルタイムクロックは、i.MX6ULLのRTC機能を利用しています。

また、「Armadillo-600シリーズ RTCオプションモジュール」および「Armadillo-600シリーズ WLANオプションモジュール」には、日本電波工業(NDK)製 NR3225SA が搭載されています。NR3225SA は、「I2C」に示す I2C-GPIO1 (I2C ノード: 5-0032) に接続されています。

機能

アラーム割り込みサポート

デバイスファイル

/dev/rtc
/dev/rtc0
/dev/rtc1

NR3225SAが /dev/rtc0 となるよう、Device Treeでエイリアスを設定しています。そのため、「Armadillo-600シリーズ WLANオプションモジュール」および「Armadillo-600シリーズ WLANオプションモジュール」の接続時、i.MX6ULLのRTC機能は /dev/rtc1 となります。

エイリアスの設定は、 linux-4.14-at[VERSION]/arch/arm/boot/dts/armadillo-640_con9_awl13_rtc.dts で行っています。

関連するソースコード

drivers/rtc/rtc-lib.c
drivers/rtc/rtc-core.c
drivers/rtc/hctosys.c
drivers/rtc/systohc.c
drivers/rtc/nvmem.c
drivers/rtc/rtc-sysfs.c
drivers/rtc/rtc-proc.c
drivers/rtc/rtc-dev.c
drivers/rtc/rtc-nr3225sa.c
drivers/rtc/rtc-snvs.c

カーネルコンフィギュレーション

Device Drivers --->
  [*] Real Time Clock                                              <RTC_CLASS>
    [*]   Set system time from RTC on startup and resume         <RTC_HCTOSYS>
    (rtc0)  RTC used to set the system time               <RTC_HCTOSYS_DEVICE>
    [*]   Set the RTC time based on NTP synchronization          <RTC_SYSTOHC>
    (rtc0)  RTC used to synchronize NTP adjustment        <RTC_SYSTOHC_DEVICE>
    [*]   RTC non volatile storage support                         <RTC_NVMEM>
          *** RTC interfaces ***
    [*]   /sys/class/rtc/rtcN (sysfs)                         <RTC_INTF_SYSFS>
    [*]   /proc/driver/rtc (procfs for rtcN)                   <RTC_INTF_PROC>
    [*]   /dev/rtcN (character devices)                         <RTC_INTF_DEV>
          *** I2C RTC drivers ***
    [*]   NDK NR3225SA                                      <RTC_DRV_NR3225SA>
          *** on-CPU RTC drivers ***
    [*]   Freescale SNVS RTC support                            <RTC_DRV_SNVS>

アラーム割り込みは、デバイスファイル経由で利用することができます。

詳細な情報については、Linux カーネルのソースコードに含まれているドキュメント(Documentation/rtc.txt)やサンプルプログラム(tools/testing/selftests/timers/rtctest.c)を参照してください。

7.3.10. LED

Armadillo-640 に搭載されているソフトウェア制御可能なLEDには、GPIOが接続されています。 Linuxでは、GPIO接続用LEDドライバ (leds-gpio) で制御することができます。

sysfs LEDクラスディレクトリ

/sys/class/leds/red
/sys/class/leds/green
/sys/class/leds/yellow

関連するソースコード

drivers/leds/led-class.c
drivers/leds/led-core.c
drivers/leds/led-triggers.c
drivers/leds/leds-gpio.c
drivers/leds/trigger/

Device Treeドキュメント

Documentation/devicetree/bindings/leds/leds-gpio.txt

カーネルコンフィギュレーション

Device Drivers  --->
  [*] LED Support  --->                                  <NEW_LEDS>
    [*]   LED Class Support                            <LEDS_CLASS>
          *** LED drivers ***
    [*]   LED Support for GPIO connected LEDs           <LEDS_GPIO>
          *** LED Triggers ***
    [*]   LED Trigger support  --->                 <LEDS_TRIGGERS>
      [*]   LED Timer Trigger                  <LEDS_TRIGGER_TIMER>
      [*]   LED One-shot Trigger             <LEDS_TRIGGER_ONESHOT>
      [*]   LED Heartbeat Trigger          <LEDS_TRIGGER_HEARTBEAT>
      [*]   LED Default ON Trigger        <LEDS_TRIGGER_DEFAULT_ON>

7.3.11. ユーザースイッチ

Armadillo-640 に搭載されているユーザースイッチには、GPIOが接続されています。 GPIOが接続されユーザー空間でイベント (Press/Release) を検出することができます。Linuxでは、GPIO接続用キーボードドライバ (gpio-keys) で制御することができます。

ユーザースイッチには、次に示すキーコードが割り当てられています。

表7.3 キーコード

ユーザースイッチ	キーコード	イベントコード
SW1	`KEY_ENTER`	28

デバイスファイル

/dev/input/event1 ^[11]

関連するソースコード

drivers/input/evdev.c
drivers/input/input-compat.c
drivers/input/input.c
drivers/input/keyboard/gpio_keys.c

Device Treeドキュメント

Documentation/devicetree/bindings/input/gpio-keys.txt

カーネルコンフィギュレーション

Device Drivers  --->
  Input device support  --->
    -*- Generic input layer (needed for keyboard, mouse, ...)
                                                            <INPUT>
    [*]   Event interface                             <INPUT_EVDEV>
          *** Input Device Drivers ***
    [*]   Keyboards  --->                           <INPUT_KEYBOARD>
      [*]   GPIO Buttons                             <KEYBOARD_GPIO>

7.3.12. I2C

Armadillo-640 の I2C インターフェースは、i.MX6ULL の I2C(I2C Controller) および GPIO を利用した I2C バスドライバ(i2c-gpio)を利用します。また、i2c-gpioを利用することで、I2C バスを追加することができます。

Armadillo-640 で利用している I2C バスと、接続される I2C デバイスを次に示します。

表7.4 I2C デバイス

I2C バス	I2C デバイス
I2C バス	アドレス	デバイス名
4(I2C5)	0x51	PF3000
5(I2C-GPIO1)	0x32	NR3225SA ^[a]
^[a]CON9にArmadillo-600シリーズ WLANオプションモジュールまたはArmadillo-600シリーズ RTCオプションモジュールを接続した場合。

Armadillo-640 の標準状態では、CONFIG_I2C_CHARDEV が有効となっているためユーザードライバで I2C デバイスを制御することができます。ユーザードライバを利用する場合は、Linux カーネルで I2Cデバイスに対応するデバイスドライバを無効にする必要があります。

機能

最大転送レート: 400kbps

デバイスファイル

/dev/i2c-4 (I2C5)
/dev/i2c-5 (I2C-GPIO1)

関連するソースコード

drivers/i2c/i2c-core.c
drivers/i2c/i2c-boardinfo.c
drivers/i2c/i2c-dev.c
drivers/i2c/algos/i2c-algo-bit.c
drivers/i2c/busses/i2c-gpio.c
drivers/i2c/busses/i2c-imx.c

Device Tree ドキュメント

Documentation/devicetree/bindings/i2c/i2c-imx.txt
Documentation/devicetree/bindings/i2c/i2c-gpio.txt

カーネルコンフィギュレーション

Device Drivers  --->
  I2C support  --->
    [*] I2C support                                            <I2C>
    [*]   Enable compatibility bits for old user-space  <I2C_COMPAT>
    [*]   I2C device interface                         <I2C_CHARDEV>
      I2C Algorithms  --->
        -*- I2C bit-banging interfaces                 <I2C_ALGOBIT>
      I2C Hardware Bus support  --->
        [*] GPIO-based bitbanging I2C                     <I2C_GPIO>
        [*] IMX I2C interface                              <I2C_IMX>

7.3.13. パワーマネジメント

Armadillo-640 のパワーマネジメント機能は、LinuxのSPM(System Power Management)およびDPM(Device Power Management)を利用しています。パワーマネジメント状態を省電力モードに遷移させることにより、Armadillo-640 の消費電力を抑えることができます。


	パワーマネジメント機能を利用するには、Linux カーネルのバージョンが v4.14-at10 以降、U-Boot のバージョンが v2018.03-at4 以降である必要があります。

パワーマネジメント状態を省電力モードに遷移させると、アプリケーションの実行は一時停止し、Linuxカーネルはサスペンド状態となります。起床要因が発生すると、Linuxカーネルのリジューム処理が行われた後、アプリケーションの実行を再開します。

sysfsファイル

/sys/power/state

関連するソースコード

kernel/power/

カーネルコンフィギュレーション

Power management options  --->
  [*] Suspend to RAM and standby                          <SUSPEND>
  -*- Device power management core functionality              <PM>

Armadillo-640 が対応するパワーマネジメント状態と、/sys/power/stateに書き込む文字列の対応を次に示します。

表7.5 対応するパワーマネジメント状態

パワーマネジメント状態	文字列	説明
`Suspend-to-RAM`	`mem`	最も消費電力を抑えることができる
`Power-On Suspend`	`standby`	Suspend-to-RAMよりも短時間で復帰することができ、Suspend-to-Idleよりも消費電力を抑えることができる
`Suspend-to-Idle`	`freeze`	最も短時間で復帰することができる

起床要因として利用可能なデバイスは次の通りです。

UART1 (CON9)

起床要因

データ受信

有効化

[armadillo ~]# echo enabled > /sys/bus/platform/drivers/imx-uart/2020000.serial/tty/ttymxc0/power/wakeup

USB OTG1 (下段)

起床要因

USBデバイスの挿抜

有効化

[armadillo ~]# echo enabled > /sys/bus/platform/devices/2184000.usb/power/wakeup
[armadillo ~]# echo enabled > /sys/bus/platform/drivers/ci_hdrc/ci_hdrc.0/power/wakeup
[armadillo ~]# echo enabled > /sys/bus/platform/drivers/ci_hdrc/ci_hdrc.0/usb1/power/wakeup

USB OTG2 (上段)

起床要因

USBデバイスの挿抜

有効化

[armadillo ~]# echo enabled > /sys/bus/platform/devices/2184200.usb/power/wakeup
[armadillo ~]# echo enabled > /sys/bus/platform/drivers/ci_hdrc/ci_hdrc.1/power/wakeup
[armadillo ~]# echo enabled > /sys/bus/platform/drivers/ci_hdrc/ci_hdrc.1/usb2/power/wakeup

RTC(i.MX6ULL)

起床要因

アラーム割り込み

有効化

[armadillo ~]# echo enabled > /sys/bus/platform/devices/20cc000.snvs\:snvs-rtc-lp/power/wakeup

RTC(NR3225SA)

起床要因

アラーム割り込み

有効化

[armadillo ~]# echo enabled > /sys/devices/soc0/i2c-gpio1/i2c-5/5-0032/power/wakeup

^[9]STA=ステーション

^[10]AP=アクセスポイント

^[11]USBデバイスなどを接続してインプットデバイスを追加している場合は、番号が異なる可能性があります


第6章動作確認方法	PDF version	第8章 Debianユーザーランド仕様