はじめに

2017年3月、「Raspberry Pi システム制御コプロセッサのMIDR情報について」調べてみました。
ARMシステム制御コプロセッサのMIDR(Main ID Register)情報は、プロセッサのデバイスの実装コードとパーツID番号を含む識別情報を提供します。前回は、Raspberry Pi2のMIDR情報を読み出しましたが、今回はRaspberry Pi1とPi3についても確認します。

 

Raspberry Pi1/Pi2/Pi3 のシステム情報

Raspberry Pi1

使用した Raspberry Pi1のシステム情報とバージョンを下記に示します。

$ uname -a
Linux pi1 4.9.14+ #977 Mon Mar 13 18:21:04 GMT 2017 armv6l GNU/Linux

$ lsb_release -a
No LSB modules are available.
Distributor ID: Raspbian
Description:    Raspbian GNU/Linux 8.0 (jessie)
Release:        8.0
Codename:       jessie

Raspberry Pi2

使用した Raspberry Pi2のシステム情報とバージョンを下記に示します。

$ uname -a
Linux pi2 4.9.14-v7+ #977 SMP Mon Mar 13 18:25:19 GMT 2017 armv7l GNU/Linux

$ lsb_release -a
No LSB modules are available.
Distributor ID: Raspbian
Description:    Raspbian GNU/Linux 8.0 (jessie)
Release:        8.0
Codename:       jessie

Raspberry Pi3

使用した Raspberry Pi3のシステム情報とバージョンを下記に示します。

$ uname -a
Linux pi3 4.9.14-v7+ #977 SMP Mon Mar 13 18:25:19 GMT 2017 armv7l GNU/Linux

$ lsb_release -a
No LSB modules are available.
Distributor ID:	Raspbian
Description:	Raspbian GNU/Linux 8.0 (jessie)
Release:	8.0
Codename:	jessie

Raspberry Pi3は、ARMv8アーキテクチャの64bit CPUであるARM Cortex-A53を搭載しています。しかし、Raspbian OSはAArch32による32ビットで動作しています。従って、Raspberry Pi2とRaspberry Pi3のシステム情報は同一です。

MIDR情報を参照するカーネルモジュール

「Raspberry Pi システム制御コプロセッサのMIDR情報について」と同じプログラムを使用します。

MIDR参照プログラムコード

MIDR(Main ID Register)を参照する getmainid.c プログラムコードを下記に示します。

$ cat getmainid.c 
#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>


MODULE_LICENSE("Dual BSD/GPL");

static int getmidr_init(void)
{
     unsigned int reg;

     printk(KERN_ALERT "Start Get_MainID \n");	
	
     asm volatile("mrc p15 ,0 ,%0 ,c0 ,c0 ,0" : "=r" (reg));
     printk(KERN_ALERT "MIDR =%08x\n",reg);

     return 0;
}

static void getmidr_exit(void)
{
     printk(KERN_ALERT "End.. Get_MainID \n");	
}

module_init(getmidr_init);
module_exit(getmidr_exit);

ビルド

Makefileを作成します。

$ cat Makefile 
KERNEL_DIR = /lib/modules/$(shell uname -r)/build 

obj-m := mainidmod.o

mainidmod-objs := getmainid.o

all:
	make -C $(KERNEL_DIR) M=$(PWD) modules

clean:
	make -C $(KERNEL_DIR) M=$(PWD) clean

カーネルモジュールをビルドします。ルート権限が必要なのでスーパーユーザーでmakeします。

$ sudo su
# make
make -C /lib/modules/4.9.14-v7+/build  M=/home/pi/myHome/mainid modules
make[1]: Entering directory '/root/linux-a599f69212b051db4cd00a02f9312dc897beba70'
  CC [M]  /home/pi/myHome/mainid/getmainid.o
  LD [M]  /home/pi/myHome/mainid/mainidmod.o
  Building modules, stage 2.
  MODPOST 1 modules
  CC      /home/pi/myHome/mainid/mainidmod.mod.o
  LD [M]  /home/pi/myHome/mainid/mainidmod.ko
make[1]: Leaving directory '/root/linux-a599f69212b051db4cd00a02f9312dc897beba70'

カーネルモジュール mainidmod.ko を生成しました。

カーネルモジュールの情報

生成したカーネルモジュールの情報を調べます。

$ modinfo mainidmod.ko
filename:       /home/pi/myHome/mainid/mainidmod.ko
license:        Dual BSD/GPL
srcversion:     F8B01D2E75DE338550B6DF4
depends:        
vermagic:       4.9.14-v7+ SMP mod_unload modversions ARMv7 p2v8 

カーネルモジュールのバージョン一致について

カーネルモジュールは、ビルドした環境のカーネルバージョンとロードする環境のカーネルバージョンを一致させなければなりません。

• ビルド環境 Pi2 : ARMv7 4.9.14-v7+
• ロード環境 Pi1 : armv6l 4.9.14+
• ロード環境 Pi2 : armv7l 4.9.14-v7+
• ロード環境 Pi3 : armv7l 4.9.14-v7+

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Raspberry Pi2でビルドしたカーネルモジュールをRaspberry Pi3で実行してみました。
Pi3のCPUはARMv8アーキテクチャのARM Cortex-A53を搭載していますが、ARMv7互換の32ビットモードで動作しているのでバージョンが一致しており、問題なく動作しました。

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Raspberry Pi2でビルドしたカーネルモジュールをRaspberry Pi1で実行してみました。

$ sudo su
# insmod mainidmod.ko
insmod: ERROR: could not insert module mainidmod.ko: Invalid module format

ビルドした環境のカーネルバージョンとロードする環境のカーネルバージョンが一致しないのでエラーとなりました。

$ modinfo mainidmod.ko
filename:       /home/pi/myHome/mainidpi2/mainid/mainidmod.ko
license:        Dual BSD/GPL
srcversion:     F8B01D2E75DE338550B6DF4
depends:
vermagic:       4.9.14-v7+ SMP mod_unload modversions ARMv7 p2v8

# uname -a
Linux pi1 4.9.14+ #977 Mon Mar 13 18:21:04 GMT 2017 armv6l GNU/Linux

Raspberry Pi1で実行可能なカーネルモジュールを作成するためには、Raspberry Pi1の環境でビルドしたカーネルモジュールが必要ですので、Pi1でカーネルソースを入手してカーネルモジュールをリビルドしました。

$ modinfo mainidmod.ko
filename:       /home/pi/myHome/mainid/mainidmod.ko
license:        Dual BSD/GPL
srcversion:     F8B01D2E75DE338550B6DF4
depends:
vermagic:       4.9.14+ mod_unload modversions ARMv6 p2v8

Raspberry Pi1/Pi2/Pi3 のMIDR情報

システム制御コプロセッサのMIDR(Main ID Register)情報を取得しました。

Raspberry Pi1で実行

$ sudo su
# insmod mainidmod.ko
# rmmod  mainidmod
# dmesg | tail -3
[  144.487678] Start Get_MainID
[  144.490684] MIDR =410fb767
[  151.636213] End.. Get_MainID

Raspberry Pi2で実行

$ sudo su
# insmod mainidmod.ko
# rmmod  mainidmod
# dmesg | tail -3
[  102.301629] Start Get_MainID 
[  102.304637] MIDR =410fc075
[  113.363000] End.. Get_MainID 

Raspberry Pi3で実行

$ sudo su
# insmod mainidmod.ko
# rmmod  mainidmod
# dmesg | tail -3
[   73.403137] Start Get_MainID
[   73.403155] MIDR =410fd034
[   84.647938] End.. Get_MainID

Pi1 Pi2 Pi3のMIDR

カーネルモジュールのロードで、MIDRの値は下記のようになりました。

Pi1 : MIDR =410FB767
Pi2 : MIDR =410FC075
Pi3 : MIDR =410FD034

MIDR情報の説明

ARMサイトから「Technical Reference Manual」でMIDR情報を参照しました。

Pi1のMIDR情報

 

Implementer	0x41	ARM Limited
Variant number	0x0	Major revision number
Architecture	0xF	given in the CPUID reg
Primary part number	0xB76	ARM1176JZF-S
Revision	0x7	r0p7

Pi2のMIDR情報

 

Implementer	0x41	ARM Limited
Variant number	0x0	Major revision number
Architecture	0xF	ARMv7
Primary part number	0xC07	Cortex-A7 MPCore part number
Revision	0x5	Minor revision number

Pi3のMIDR情報

 

Implementer	0x41	ARM Limited
Variant number	0x0	r0p4
Architecture	0xF	Defined CPUID
Primary part number	0xD03	Cortex-A53 processor
Revision	0x4	r0p4

最後に

Raspberry Pi1,Pi2,Pi3のシステム制御コプロセッサ Main ID Register情報を読み出すことができました。デバイスドライバで、Pi1,Pi2,Pi3により異なる処理をする場合にMIDR情報は訳に立つかもしれません。