Записки программиста

VisionFive 2 — одноплатный компьютер на базе процессора StarFive JH7110. Примечателен тем, что в нем используется открытый набор инструкций RISC-V. В отличие от 1-ой версии, 2-ая версия VisionFive имеет интегрированный GPU. Это делает VisionFive 2 первым одноплатником на RISC-V, способным серьезно конкурировать с Raspberry Pi и другими одноплатниками на ARM. По крайней мере, в теории.

Примечание: Если вдруг тема RISC-V обошла вас стороной, обратите внимание на заметки Конфигурация FPGA в качестве RISC-V процессора и Превращаем BlackIce II в Arduino-совместимую RISC-V отладочную плату (гостевой пост Олега Бахарева).

Железо

Цена версии с 8 Гб ОЗУ составляет 9600 руб или ~123$. Плату можно приобрести на AliExpress. Доставка в моем случае заняла ровно три недели.

Вид одноплатника сверху:

Вид одноплатника снизу:

Мне досталась плата версии 1.2А. Судя по информации в сети, уже существует плата 1.3B. Не очень понятно, чем они отличаются, поскольку схема доступна только для последней версии.

Вот что у нас здесь по железу:

• SoC StarFive JH7110, четыре ядра SiFive U74 по 1.5 ГГц. 64 бит, 2 Мб L2 кэша, набор инструкций RV64GC;
• Данный SoC имеет встроенный GPU, Imagination BXE-4-32 MC1, работающий на частое до 600 МГц;
• Память — LPDDR4, до 2800 Mbps. Платы бывают с 2 Гб, 4 Гб и 8 Гб памяти. У меня 8 Гб;
• Доступны порты 3.5 мм аудио, 4 порта USB 3.0, HDMI 2.0 с заявленной поддержкой 1080p / 60 FPS или 4K / 30 FPS, два разъема RJ45 1 Gbit Ethernet, разъем MIPI CSI для подключения камеры, два разъема MIPI DSI для 1080p LCD, 40 пинов GPIO с распиновкой как у малины;
• Внизу находятся разъем для карты MicroSD, eMMC разъем, M.2 разъем для M-keyed NVMe SSD. Загрузка осуществляется с MicroSD карты, рекомендуется объем от 32 Гб. Карта в комплект не входит;
• Питается устройство через разъем USB-C. Рекомендуется блок питания 5 В на 3 A. БП в комплект не входит;
• Все это на плате форм-фактора PicoITX, 100x72 мм, что немного крупнее Raspberry Pi;

Обращаю внимание, что в VisionFive 2 нет встроенных WiFi и Bluetooth. Если они нужны, используйте внешние USB-устройства.

К процессору не повредит приклеить небольшой радиатор. Как показывает практика, пассивного охлаждения одноплатнику достаточно. Я использовал комплект радиаторов для Raspberry Pi. Радиаторы были приклеены не только к CPU, но также к памяти и прочим крупным элементам. Хуже точно не будет.

Обновление загрузчика

Понять, как запустить на этом одноплатнике Linux, заняло некоторое время. Проект молодой. Документация имеется, но она сырая. Разбираться что к чему приходится по форумам и блогам.

Первым делом на плате необходимо обновить загрузчик. Тот, что прошит по умолчанию, не будет работать с последними образами Debian для этого одноплатника.

Идем в релизы VisionFive2 SDK и находим там последнюю версию. Я использовал версию 2.11.5. Из релиза качаем следующие файлы:

• sdcard.img;
• u-boot-spl.bin.normal.out;
• visionfive2_fw_payload.img;

Пишем sdcard.img на MicroSD-карту:

Здесь и далее я использую ноутбук под управлением Linux, но под MacOS шаги будут плюс-минус такие же.

Забегая вперед, скажу, что подойдет не всякая MicroSD-карта. Если вы ковыряли протокол SD-карт, то это не должно вас удивлять. У меня все получилось с SDHC картой на 32 Гб производства Samsung. В то же время, SDXC карта на 64 Гб от Sony не заработала с одноплатником.

Также необходимо перекинуть на SD’шку два других файла:

С помощью DIP-переключателя на плате выбираем загрузку с SD-карты:

Обращаю внимание, что выставлять нужно по шелкографии, а не надписи на переключателе.

Далее нам понадобится USB-UART конвертер. Я использовал конвертер на базе PL2303. Важно, чтобы на нем была перемычка для выбора между 5-и вольтовой и 3.3-вольтовой логикой. Должна быть выбрана 3.3-вольтовая логика.

Открываем VisionFive 2 Single Board Computer Quick Start Guide [PDF] и находим в нем «Figure 2-4 Pinout Diagram». Из этой картинки мы понимаем, что UART выведен на GPIO-пины 6, 8 и 10: GND, TX и RX соответственно:

Как обычно, TX на плате подключаем к RX на конвертере, и наоборот, RX на плате — к TX на конвертере. GND подключаем к GND. Конвертер вставляем в USB-порт компьютера.

Узнаем, какое имя получило устройство:

В моем случае это ttyUSB3. Далее говорим:

Необходимо убедиться, что в настройках minicom отключен hardware flow control. Иначе ввод не будет работать и мы не сможем выполнять какие-либо команды.

Для этого:

• Нажимаем Ctrl-A, O чтобы попасть в меню [configuration];
• Выбираем Serial port setup, жмем Enter;
• Нажимаем F, должны видеть F - Hardware Flow Control: No;
• Нажимаем Enter, чтобы вернуться на шаг назад;
• Выбираем Save setup as dfl, жмем Enter;
• Выбираем Exit, жмем Enter;

Подаем питание на одноплатник. В minicom должны увидеть:

На плате в это время будет мигать зеленый светодиод. В конце вывода должно появиться:

Входим под пользователем root с паролем starfive.

Устанавливаем новый загрузчик на одноплатник:

Теперь можно сделать shutdown -r now. При загрузке первой строчкой должны увидеть что-то вроде:

Видим, что загрузчик был успешно обновлен.

Загружаемся под Debian

С новым загрузчиком есть шанс запустить официальный образ Debian согласно мануалу [PDF]. Образ качаем отсюда. На момент написания поста последним был релиз 202303.

Записываем его на SD-карту. Можно на ту же, что использовали ранее:

Загружаемся. В minicom должны видеть что-то вроде:

Заходим под пользователем user с паролем starfive.

Первым делом после загрузки рекомендуется растянуть корневой раздел в соответствии с фактически доступным местом.

Говорим:

Далее выполняем такие шаги:

И затем:

Ожидаемый вывод:

Вывод df -h теперь должен показать, что под корневой раздел выделена большая часть доступного места на карте. В моем случае получилось 27 Гб.

На первый взгляд может показаться, что менять размеры разделов на живой системе — не самая лучшая затея. Но, вопреки интуиции, это вполне безопасно. Дело в том, что fdisk работает только с таблицей разделов. Сами же разделы он не трогает. Поэтому удаление раздела и создание нового, начинающегося с точно того же блока, является совершенно законной операцией. Никакая информация при этом не будет потеряна. Плюс к этому, EXT4 поддерживает on-line resizing, который и использует утилита resize2fs.

Переносим корневой раздел на NVMe диск

Использование NVMe SSD диска позволяет увеличить количество дискового пространства и повысить скорость дискового ввода-вывода. Если вы намерены продолжать использовать SD-карту, то этот раздел можно пропустить.

Я использовал недорогой NVMe M.2 диск на 250 Гб от Kingston. Выключаем одноплатник, вставляем NVMe диск в слот M.2, закрепляем винтом, включаем одноплатник. Должны увидеть новый диск:

Теперь наша задача — перенести содержимое MicroSD карты на этот диск:

Не очень правильно делать это на работающей системе, но это самый простой способ. При условии, что здесь используется журналируемая ФС EXT4, все должно получиться. Копирование занимает примерно 20-25 минут.

На всякий случай проверяем раздел:

Также на всякий случай меняем UUID корневного раздела на SD-карте на случайный, чтобы его ID не конфликтовал с ID раздела на NVMe диске:

Проверяем, что изменение вступило в силу:

Не уверен, что менять UUID действительно необходимо, но хуже не будет.

Наконец, правим extlinux.conf, чтобы в качестве корневого раздела монтировался раздел на NVMe диске, а не на SD-карте:

Перезагружаемся:

Если все было сделано правильно, то после перезагрузки корневой раздел окажется на NVMe диске:

Осталось только увеличить размер раздела при помощи fdisk и resize2fs, как ранее это делалось для SD-карты. Результат должен выглядеть как-то так:

К сожалению, полностью загружаться с NVMe диска одноплатник не умеет.

Последние штрихи

Втыкаем витую пару. На плате два Ethernet-разъема. Нам нужен тот что ближе к разъему HDMI (дальше от края платы). Другой разъем пока что не умеет получать настройки сети по DHCP. Должны мочь зайти на одноплатник по SSH.

Настраиваем локаль:

Если теперь просто попытаться обновить пакеты, то получим:

Решение заключается в том, чтобы открыть sources.list в VIM:

… и прописать туда:

Затем говорим:

Далее обновляемся и ставим пакеты как обычно в Debian. В моем случае предстояло обновить около 600 пакетов. Это заняло примерно 15 минут.

Очень важно. На вопрос:

… отвечаем N, иначе система потом не загрузится.

После обновления пакетов я проверил работу HDMI. Технически, он есть. Однако интерфейс тормозной и почему-то в оттенках розового. Насколько я понимаю, сейчас ведутся активные работы над полноценной поддержкой здешнего GPU. Пока что VisionFive 2 не является лучшим выбором для десктопа.

На этом этапе остается лишь поместить VisionFive 2 в какой-то корпус. Неплохая модель для 3D-печати была найдена на Printables. Ею я и воспользовался.

Заключение

Меня особенно интересовало, можно ли на этом железе собрать PostgreSQL. Оказалось, что можно, и система проходит make check-world. Документация тоже собирается. При помощи Meson и Ninja проект также компилируется. Если вы разработчик, и хотите тестировать проекты на необычном железе, то с этой задачей VisionFive 2 справляется отлично.

Какие-то серьезные бенчмарки я не проводил. Могу лишь сказать, что на моих задачах VisionFive 2 где-то на 15-50% быстрее Raspberry Pi 3 Model B+ с внешним SSD-диском, подключенным по USB. Точная цифра определяется характером нагрузки. Это не удивительно, ведь в RPi 3 есть только USB 2.0, доступен лишь 1 Гб памяти, и так далее. Не совсем правильно сравнивать эти одноплатники, но других у меня нет.

Метки: Linux, RISC-V, Девайсы, Электроника.