PQI Air CardでPythonを動かすためのメモ : やすひでぶろぐ

PQI Air Cardをタニタの体重計で動かそうとして失敗し悲しみに暮れているところ。

ふと、ダイナミックDNSサービスの設定を変更する自作Pythonスクリプトの存在を思い出した。
ルータのWeb画面に表示されるグローバルIPアドレスの変更を検知する簡単なもの。

今も実家の古いPCで動いているがいつ壊れるか分からない。
その程度の処理であればPQI Air Cardの組み込みLinuxでも十分可能だろうと考えたのでやってみた。

いざ動作させようと思ってはみたものの、Pythonスクリプトの動作環境が無ければ話が始まらない。
PQI Air Cardは純正でCGI動作用のPerlが入っているが、Pythonは入っていない模様。
有志によりRubyはビルドされているようだが、Pythonは存在しないので自前でビルドせざるを得ない。

以下は手元のLinux PC (Ubuntu)の作業メモ

PQI Air Cardの環境を確認する

CPU


# cat /proc/cpuinfo
Processor       : ARM926EJ-S rev 5 (v5l)
BogoMIPS        : 25.24
Features        : swp half fastmult edsp java
CPU implementer : 0x41
CPU architecture: 5TEJ
CPU variant     : 0x0
CPU part        : 0x926
CPU revision    : 5

Hardware        : KeyASIC Ka2000 EVM
Revision        : 0000
Serial          : 0000000000000000

arm926ej-s(arm v5l)らしい

起動パラメータ


# cat /proc/cmdline
root=/dev/ram0 rw console=ttyS0,38400n8 mem=32M initrd=0x500000,3M

メモリ

32MBなので大事に使おう。


# cat /proc/meminfo
MemTotal:          29652 kB
MemFree:           11196 kB
Buffers:             732 kB
Cached:            13896 kB

クロスコンパイル環境の構築

ARM向けGNU Toolchainを入手する

CodeSourceryのARM向けSourcery CodeBench Liteを選択するが、今は公開を停止している。
検索すれば見つかりそうだけど・・・
```
Sourcery CodeBench Lite releases for ARM EABI, ARM GNU/Linux, ARM AARCH64-Linux, IA32/IA64 GNU/Linux and ELF are no longer available.
```
LauchpadのToolchainはsys/dirent.hがnot supportedでエラーになる。

展開してパスを通す

クロスコンパイル環境を使えるようにする。

$ tar xf arm-2014.05-29-arm-none-linux-gnueabi-i686-pc-linux-gnu.tar.bz2
$ mv arm-2014.05-29-arm-none-linux-gnueabi-i686-pc-linux-gnu ~/arm-dev-sc
$ ln -s ~/arm-dev{-sc,}
$ echo 'export PATH=$PATH:~/arm-dev/bin' >> ~/.bashrc
$ . ~/.bashrc

パスが通ると、補完が効くようになっているはず。

$ arm-<TAB>
arm-none-linux-gnueabi-addr2line   arm-none-linux-gnueabi-gcc-ranlib
arm-none-linux-gnueabi-ar          arm-none-linux-gnueabi-gcov
arm-none-linux-gnueabi-as          arm-none-linux-gnueabi-gdb
arm-none-linux-gnueabi-c++         arm-none-linux-gnueabi-gprof
arm-none-linux-gnueabi-c++filt     arm-none-linux-gnueabi-ld
arm-none-linux-gnueabi-cpp         arm-none-linux-gnueabi-nm
arm-none-linux-gnueabi-cs          arm-none-linux-gnueabi-objcopy
arm-none-linux-gnueabi-cs-daemon   arm-none-linux-gnueabi-objdump
arm-none-linux-gnueabi-elfedit     arm-none-linux-gnueabi-ranlib
arm-none-linux-gnueabi-g++         arm-none-linux-gnueabi-readelf
arm-none-linux-gnueabi-gcc         arm-none-linux-gnueabi-size
arm-none-linux-gnueabi-gcc-4.8.3   arm-none-linux-gnueabi-strings
arm-none-linux-gnueabi-gcc-ar      arm-none-linux-gnueabi-strip
arm-none-linux-gnueabi-gcc-nm

ビルド

Pythonソースコードとパッチの準備

クロスコンパイル環境を整えたPCにPythonソースコードとクロスコンパイル用パッチをダウンロードする。
動かしたいスクリプトはPython2向けに書いたので、Pythonのバージョンはパッチに合わせて2.7.3にする。
```
$ wget http://www.python.org/ftp/python/2.7.3/Python-2.7.3.tar.bz2
$ wget http://randomsplat.com/wp-content/uploads/2012/10/Python-2.7.3-xcompile.patch
```

ホスト用Pythonの準備

クロスコンパイルで使うPython(buildpython,buildpgen)をビルドする。

$ tar xf Python-2.7.3.tar.bz2 && cd Python-2.7.3
$ ./configure
$ make python Parser/pgen
$ mv python buildpython
$ mv Parser/pgen buildpgen
$ make distclean

クロスコンパイル用パッチを適用

$ patch -p1 < ../Python-2.7.3-xcompile.patch
patching file configure
patching file Makefile.pre.in
patching file setup.py

ARM向けにconfigure

$ CC=arm-none-linux-gnueabi-gcc CXX=arm-none-linux-gnueabi-g++ AR=arm-none-linux-gnueabi-ar RANLIB=arm-none-linux-gnueabi-ranlib BASECFLAGS=-mcpu=arm926ej-s \
./configure --host=arm-none-linux-gnueabi --build=x86_64-linux-gnu --prefix=/usr

ARM向けにmake

$ make HOSTPYTHON=./buildpython HOSTPGEN=./buildpgen CROSS_COMPILE=arm-none-linux-gnueabi- CROSS_COMPILE_TARGET=yes HOSTARCH=arm-none-linux-gnueabi BUILDARCH=x86_64-linux-gnu

一部のモジュールは外部のライブラリとリンクできないので使えないらしい。

Python build finished, but the necessary bits to build these modules were not found:
_bsddb             _curses            _curses_panel
_sqlite3           _ssl               _tkinter
bsddb185           bz2                dbm
dl                 gdbm               imageop
nis                readline           sunaudiodev
zlib
To find the necessary bits, look in setup.py in detect_modules() for the module's name.

圧縮アルゴリズムや簡易データベース接続など、機能の一部を外部に求めるモジュールは使用できない。

ビルドされたpythonバイナリにreadelfしてみた。

$ arm-none-linux-gnueabi-readelf -a ./python | grep 'Shared library'
 0x00000001 (NEEDED)                     Shared library: [libpthread.so.0]
 0x00000001 (NEEDED)                     Shared library: [libdl.so.2]
 0x00000001 (NEEDED)                     Shared library: [libutil.so.1]
 0x00000001 (NEEDED)                     Shared library: [libm.so.6]
 0x00000001 (NEEDED)                     Shared library: [libgcc_s.so.1]
 0x00000001 (NEEDED)                     Shared library: [libc.so.6]

リンクされているのはPQI Air Cardにも存在するライブラリ類のみだった。
実行時のメモリ節減のためスタティックリンクはやめておいた。

rootfsに転送するファイルをまとめる

$ make install HOSTPYTHON=./buildpython CROSS_COMPILE=arm-none-linux-gnueabi- CROSS_COMPILE_TARGET=yes prefix=`pwd`/_install

stripして縮める

$ cp -rf _install{,_strip}
$ ls -1 _install_strip/lib/python2.7/lib-dynload/*.so | xargs -n1 arm-none-linux-gnueabi-strip

FATのファイルシステムではsymlinkを使えないので、実体を使うように変更するとか細かい部分は適宜調整する。

PQI Air Cardに転送

追加コマンド類の整備

せっかくなので、@tonsuke85氏、@osakanataro氏の成果物を利用する。
Flucard向けに纏められているdeploy_20120420.zipが、PQI Air Cardでも利用可能なので導入する。

autorun.shを自分向けに改変する。

#!/bin/sh
ln -s /mnt/sd/DCIM/122_TREK/bin/* /bin/
ln -s /mnt/sd/DCIM/122_TREK/usr/bin/* /usr/bin/
ln -s /mnt/sd/DCIM/122_TREK/usr/local /usr/local
ln -s /mnt/sd/DCIM/122_TREK/usr/lib /usr/lib
ln -s /mnt/sd/DCIM/122_TREK/usr/include /usr/include
ln -s /mnt/sd/DCIM/122_TREK/usr/libexec /usr/libexec
ln -s /mnt/sd/DCIM/122_TREK/sbin/* /sbin/
rm /lib/libpthread.so.0
ln -s /mnt/sd/DCIM/122_TREK/lib/* /lib/
ln -s /mnt/sd/DCIM/122_TREK/etc/* /etc/
ln -s /mnt/sd/DCIM/122_TREK/www/cgi-bin/connect2hotspot.cgi /www/cgi-bin/
rm /bin/vi
ln -s /mnt/sd/DCIM/122_TREK/busybox /bin/vi
ln -s /mnt/sd/DCIM/122_TREK/busybox /bin/top
ln -s /mnt/sd/DCIM/122_TREK/busybox /bin/awk
ln -s /mnt/sd/DCIM/122_TREK/busybox /bin/dd
rm /usr/bin/hexdump
ln -s /mnt/sd/DCIM/122_TREK/busybox /usr/bin/hexdump
ln -s /mnt/sd/DCIM/122_TREK/busybox /bin/killall
ln -s /mnt/sd/DCIM/122_TREK/busybox /bin/less
ln -s /mnt/sd/DCIM/122_TREK/busybox /bin/passwd
ln -s /mnt/sd/DCIM/122_TREK/busybox /bin/sed
ln -s /mnt/sd/DCIM/122_TREK/busybox /bin/tar
rm /usr/bin/telnet
ln -s /mnt/sd/DCIM/122_TREK/busybox /usr/bin/telnet
ln -s /mnt/sd/DCIM/122_TREK/busybox /bin/whoami
if [ -e /mnt/sd/enable_sshd ]; then
if [ -s /mnt/sd/enable_sshd ]; then
dropbear -A -N root -C '-' -U 0 -G 0 -R /mnt/sd/DCIM/122_TREK/authorized_keys -s
else
dropbear -A -N root -C password -U 0 -G 0
fi
fi
if [ -e /mnt/sd/disable_telnetd ]; then
killall telnetd
fi
if [ -e /mnt/sd/enable_ftpd ]; then
killall tcpsvd
tcpsvd 0 21 ftpd -w / &
fi
if [ -e /mnt/sd/enable_cron ]; then
ln -s /mnt/sd/DCIM/122_TREK/busybox /usr/sbin/crond
ln -s /mnt/sd/DCIM/122_TREK/busybox /usr/bin/crontab
touch /etc/crontab
mkdir -p /var/spool/cron/crontabs
touch /var/spool/cron/crontabs/root
/usr/sbin/crond -L /dev/null
fi
if [ -e /mnt/sd/enable_wifista ]; then
sleep 5
/usr/bin/w2 &
fi

/mnt/sd以下に特定の名前のファイルを設置すると、動作が変わるようにした。

/mnt/sd/enable_sshdファイルがあればsshdを起動する
- /mnt/sd/enable_sshdファイルのファイルサイズが1以上なら公開鍵認証モード
  (鍵は/mnt/sd/DCIM/122_TREK/authorized_keys)
- /mnt/sd/enable_sshdファイルのファイルサイズが0ならパスワード認証モード
  (パスワードはpassword)
/mnt/sd/disable_telnetdファイルがあればtelnetdを止める
/mnt/sd/enable_ftpdファイルがあればルートディレクトリにアクセスできるftpdを起動する
/mnt/sd/enable_cronファイルがあればcrondとcrontabを有効にして、crondを起動する
/mnt/sd/enable_wifistaファイルがあればWi-FiをSTAモード(クライアントモード)で起動する

ビルドしたPythonを導入

_install_strip以下のbin/とlib/を上記で展開したDCIM/122_TREK/usr以下にコピーする。

DCIMディレクトリごとPQI Air CardのSDカードに転送する。

動作確認


# /mnt/sd/DCIM/122_TREK/busybox uname -a
Linux (none) 2.6.32.28 #4 PREEMPT Thu Jul 11 15:51:47 JST 2013 armv5tejl GNU/Linux
# python
Python 2.7.3 (default, Mar  1 2015, 19:57:36)
[GCC 4.8.3 20140320 (prerelease)] on linux2
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> import platform
>>> platform.uname()
('Linux', '(none)', '2.6.32.28', '#4 PREEMPT Thu Jul 11 15:51:47 JST 2013', 'armv5tejl', '')
>>> platform.version()
'#4 PREEMPT Thu Jul 11 15:51:47 JST 2013'
>>> platform.machine()
'armv5tejl'
>>>


件のスクリプトはcronで動かす。

*/5 * * * * root /mnt/sd/ddnsup/ddns_update.sh


参考文献

CloudFlash(arm926ej-s)でPythonを動かす
Cross Compiling Python for Embedded Linux
デジカメ内部でRubyを動かす狂気！無線LAN内蔵SDカードアダプタPQI Air Cardの間違った使い方
FlucardでプログラムとかCGIとか


おわり
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