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| − | == Warum BOOTP? ==
| + | [http://www.ethersex.de/index.php/BOOTP_%28Deutsch%29 BOOTP im neuen Wiki] |
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| − | Jeder kennt das Problem, wenn man eine Firmware erstellt hat, muss sie irgendwie in die Hardware kommen. Der gängige Weg, man [http://www.ethersex.de/index.php/Wie_flasht_man_ein_AVR-NET-IO flasht] die Hardware mit einem Programmieradapter über [[SPI]] oder [http://de.wikipedia.org/wiki/Joint_Test_Action_Group JTAG] ([http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc2475.pdf ATMEL]). In der Firmware muss die [http://de.wikipedia.org/wiki/MAC-Adresse MAC]- Adresse und die [http://de.wikipedia.org/wiki/IP-Adresse IP-Adresse] für die Hardware (µC) einkompiliert sein. Sie ist damit erstmal fix und kann nur nachträglich über das [[ECMD]]-Kommandos ip geändert werden. Schön wäre es, wenn man sich um die IP- Adresse nicht kümmern müsste und sie selbständig zum Bootzeitpunkt geladen wird. Und noch schöner wäre es, wenn der µC sich auch gleich die aktuelle Firmware selbst laden und flashen würde. Genau dies macht jetzt BOOTP.<br />
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| − | === BOOTP Startsequenz ===
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| − | [http://de.wikipedia.org/wiki/Bootstrap_Protocol BOOTP] ist der Vorläufer von [http://de.wikipedia.org/wiki/Dynamic_Host_Configuration_Protocol DHCP] mit dem einem Netzwerkgerät wie z.B. unserem µC eine IP-Adresse zugeordnet werden kann. Falls das Netzwerkgerät nicht über einen eigenen Festspeicher verfügt, kann auch die Firmware oder das Betriebssystem auf Anfrage des Netzwerkgerätes übertragen werden. Damit BOOTP funktioniert, muss ein Minimalprogramm mit dem BOOTP-Client auf dem Netzwerkgerät als Bootloader gespeicher sein. Bei einem PC liegt dieses Programm in der Netzwerkkarte. Auf unserem µC muss der Ethernet Bootloader geflasht sein. Dieser enthält eine eindeutige MAC-Adresse für das Netzwerkgerät, damit es adressiert werden kann.<br />
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| − | Zum Bootzeitpunkt verfügt der µC nur über die MAC-Adresse. Er stellt also als erstes eine Broadcast-Anfrage an alle Netzwerkteilnehmer
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| − | mit der Bitte ihm eine IP-Adresse zu geben. Gibt es im Netzwerk einen anderen Rechner, der einen BOOTP- oder DHCP-Server enthält, so antwortet dieser Server und gibt ihm, sofern erlaubt, eine IP-Adresse, die Netmask und das Gateway. Ab nun an kann der µC unter dieser Adresse erreicht werden. Als nächstes fragt der µC den BOOTP-Server nach einer aktuellen Firmware. Dieser teilt ihm den Server und den Port mit, von dem die Firmware per [http://de.wikipedia.org/wiki/Trivial_File_Transfer_Protocol TFTP] geladen werden kann.
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| − | Mit dieser Art des bootens, kann sehr elegant der µC geflasht und gleichzeitig eine IP-Adresse zugeordnet werden. Das eigentliche flashen der Firmware macht der µC damit selbständig. Mit dem Ethernet Bootloader und BOOTP ist es möglich, beliebige Firmware zu laden ohne ein Programmieradapter zu benutzen. Es muss lediglich die aktuelle Firmware auf dem BOOTP-Server hinterlegt sein und einmal der µC neu gestartet werden und schon flasht er sich selbständig ohne weiteres zutun nur über das Netzwerk. Diese Art des "flashens" geht schneller als mit einem Programmieradapter. In gut 10s ist die Firmware (ca. 50kB) geladen, geflasht und gestartet.<br />
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| − | === Voraussetzungen ===
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| − | Damit BOOTP benutzt werden kann müssen bestimmte Voraussetzungen erfüllt sein:
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| − | * Nur mit einem ATMEGA644 oder größer läßt sich der 8KB Ethernet Bootloader flashen
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| − | * Der Bootloader mit BOOTP belegt die letzten 8KB ab Adresse xE000 des Programmspeichers, die nicht mehr genutzt werden können
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| − | * Die Programmgröße (Firmware) ist auf 56 KB beschränkt
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| − | * Die Securebits sollten gesetzt sein, damit der Bootloader sich nicht selbst überschreiben kann
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| − | * Es muss ein BOOTP- und TFTP- Server wie z.B. HahneDHCP o.ä. im Netzwerk erreichbar sein
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| − | * Die Firmware muss als ethersex.bin auf dem TFTP-Server hinterlegt sein
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| − | * In der Firmware muss die selbe MAC-Adresse verwendet werden wie im Bootloader von BOOTP
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| − | == Konfiguration in menuconfig ==
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| − | Als Basis kann in nenuconfig die Option "Bootloader BOOTP" gewählt werden. Es ist zu beachten, dass '''keine spezifischen Einstellungen''' außer CPU-Typ und MCU frequency für die jeweilige Hardware im Bootloader durchgeführt werden. Die hardwarespezifischen Einstellungen werden in der Firmware vorgenommen.
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| − | Folgende Optionen sollten in '''menuconfig''' aktiviert sein:
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| − | * '''config-File'''
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| − | ** Load a Default Configuration --->
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| − | *** (x) Ethernet Bootloader
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| − | ** General Setup
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| − | *** ATMEGA644
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| − | *** 16000000 MCU frequency (für NetIO)
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| − | *** (x) Build a bootloader
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| − | *** (x) Teensy build
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| − | ** Network --->
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| − | *** Ethernet (ENC28J60) support
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| − | **** Etherrape MAC address 00:11:22:33:44:55 (bitte ändern!)
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| − | *** (x) UDP support
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| − | *** (x) UDP broadcast support
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| − | *** (x) BOOTP (DHCP like) support
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| − | ** Applications ->
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| − | *** (x) TFTP support
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| − | '''Wichtig!''' Die MAC-Adresse muss gesetzt sein. Die selbe MAC-Adresse muss in der Firmware später auch benutzt werden.
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| − | Hier ist eine [http://www.phw-magdeburg.de/ethersex/BOOTP.config Konfigurationsdatei] für das Pollin NetIO mit Addon (MAC: AC:DE:48:CE:23:C8 ):
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| − | Damit man nun nicht jedes mal die MAC-Adresse neu einkompilieren muss, kann man sie auch händisch mit einem Texteditor in [http://www.phw-magdeburg.de/ethersex/ethersex.hex ''ethersex.hex''] ändern.
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| − | <source lang="perl">
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| − | :10E000003EC0000066C0000064C0000062C00000A6
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| − | :10E0100060C000005EC000005CC000005AC000008C
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| − | :10E0200058C0000056C0000054C0000052C000009C
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| − | :10E0300050C0000014C100004CC000004AC00000E5
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| − | :10E0400048C0000046C0000044C0000042C00000BC
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| − | :10E0500040C000003EC000003CC000003AC00000CC
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| − | :10E0600038C0000036C0000034C0000032C00000DC
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| − | :10E07000"ACDE48CE23C8"006F63746574000014BE24
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| − | :10E0800088E10FB6F89480936000109260000FBE94
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| − | :10E0900010926E0010926F001092700011241FBE3B
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| − | :10E0A000CFEFD0E1DEBFCDBF11E0A0E0B1E0E8EE00
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| − | </source>
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| − | == Flashen des Bootloaders ==
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| − | Nach der Konfiguration mit menuconfig den Bootloader mit ''make clean'' und ''make'' compilieren und mit einem Programmieradapter die Datei ''ethersex.hex'' flashen. Wenn eine alte Vorlage benutzt wird, muss ggf. die MAC-Adresse noch einmal geändert werden.
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| − | Damit der Bootloader nicht durch die Firmware überschrieben wird, müssen die Lock-Bits folgendermaßen gesetzt sein:
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| − | Für ATmega644:
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| − | ''avrdude -p m644 -c ponyser -P /dev/ttyS0 -U lock:w:0x0F:m''
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| − | oder in Ponyprog:
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| − | *(x) BootLock02
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| − | *(x) BootLock01
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| − | *(x) Lock2
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| − | *(x) Lock1
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| − | '''Achtung!''' Sollte der Bootloader neu geflasht werden, so müssen die Lock-Bits nach dem flashen immer wieder neu gesetzt werden.
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| − | Wer keine Lust hat den Ethernet-Bootloader zu kompilieren, kann hier für das AVR NetIO mit Addon die Datei [http://www.phw-magdeburg.de/ethersex/ethersex.hex ''ethersex.hex''] verwenden.
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| − | == BOOTP-Server konfigurieren ==
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| − | Als BOOTP-Server verwende ich unter Windows '''hahneWin DHCP Server'''. Als Beispielkonfiguration ist bei mir folgendes eingestellt:
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| − | * Kein DHCP sondern nur BOOTP aktiviert (zur Problemvermeidung bei bestehendem DHCP-Server)
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| − | * 192.168.0.0 Netzwerk für BOOTP
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| − | * 192.168.0.1 Rechner mit hahneWin DHCP Server und TFTP auf Port 69
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| − | * statische Adressvergabe über MAC-Adressen fest zugewiesen
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| − | * 192.168.0.88 NetIO mit MAC AC:DE:48:CE:23:C8
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| − | * 255.255.255.0 Netmask
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| − | * 192.168.0.251 Gateway
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| − | * 192.168.0.251 DNS-Server
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| − | [[Datei:Hahne_DHCP.jpg]]
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| − | Abb.: hahneWin DHCP Server
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| − | Alle weiteren Einstellungen zum hahneWin DHCP Server können den nachfolgenden Links entnommen werden:
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| − | Grundsätzlich werden als erstes unter ''Optionen->Einstellungen'' die Grundeinstellungen vorgenommen.
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| − | * [http://www.phw-magdeburg.de/ethersex/Einstellungen_Allgemein.JPG Einstellungen Allgemein]
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| − | * [http://www.phw-magdeburg.de/ethersex/Einstellungen_Schnittstellen.JPG Einstellungen Schnittstellen]
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| − | * [http://www.phw-magdeburg.de/ethersex/Einstellungen_DHCP.JPG Einstellungen DHCP]
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| − | * [http://www.phw-magdeburg.de/ethersex/Einstellungen_TFTP.JPG Einstellungen TFTP]
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| − | * [http://www.phw-magdeburg.de/ethersex/Einstellungen_TFTP_Optionen.JPG Einstellungen TFTP Optionen]
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| − | Im zweiten Schritt werden unter ''Optionen->Konfigurationsprofile verwalten'' das betreffende Netzwerk ausgewählt und mit ''Bearbeiten'' angepaßt. Im meinem Beispiel wurde der Profilname durch Ethersex ersetzt. Vorher stand dort If-2_0.1.
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| − | * [http://www.phw-magdeburg.de/ethersex/Konfigurationsprofile.JPG Konfigurationsprofile]
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| − | * [http://www.phw-magdeburg.de/ethersex/Ethersex_Basiskonfiguration.JPG Basiskonfiguration]
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| − | * [http://www.phw-magdeburg.de/ethersex/Ethersex_DNS.JPG DNS]
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| − | * [http://www.phw-magdeburg.de/ethersex/Ethersex_Boot.JPG Boot]
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| − | Als letztes wird dann noch ein neuer statischer Eintrag über den Schaltknopf ''Hinzufügen'' für den µC erstellt.
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| − | * [http://www.phw-magdeburg.de/ethersex/Statische_Eintraege.JPG Statische Einträge]
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| − | Alle nicht aufgeführten Seiten enthalten die Standardeinstellungen und müssen nicht weiter modifiziert werden. So, nun sollte der BOOTP-Server laufen. Den Server kann man unter ''Datei->Server starten/beenden'' in den jeweiligen Zustand setzen.
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| − | == BOOTP-Server verwenden ==
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| − | Wird jetzt der µC gebootet, so bezieht er seine Netzwerkeinstellungen vom BOOTP-Server, läd danach die Firmware und startet diese. Im Logfile des BOOTP-Server können die Aktivitäten verfolgt werden. Sobald dem µC eine IP-Adresse vergeben wurde erscheint ein grünes Häkchen vor der MAC-Adresse in der Hauptansicht.
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| − | Folgende Bedingungen müssen beachtet werden:
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| − | * hat der µC noch keine Firmware geladen, so wird diese per TFTP im BOOTP-Prozess geladen und geflasht
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| − | * ist schon eine Firmware im µC geflasht, so werden nur die Netzwerkparameter nach einem Reboot oder Power on/off geladen und die vorhandene Firmware gestartet
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| − | * um die Firmware erleut zu laden, muss mit dem [[ECMD]] Kommando ''wdreset'' oder ''bootloader'' der µC "resettet" werden
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| − | == Bekannte Probleme ==
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| − | Ist im µC bereits eine Firmware geflasht, so sollten durch den BOOTP-Mechanismus die Netzwerkparameter wie IP, Gateway, DNS und Gateway bezogen werden. Laut Logfile vom haneWin DHCP Server erfolgt dies auch. Danach sollte dann die Firmware mit genau diesen Netzwerkparametern gestartet werden. Dies geschiet aber nicht, da vermutlich die Netzwerkparameter nicht an die Firmware weitergereicht werden. Es werden die alten Netzwerkparameter geladen trotz der Einstellung in ''menuconfig'', dass BOOTP verwendet werden soll.
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| − | Man erkennt mit dem Kommando ''arp -a'' in der Windows-Konsole, dass nach dem Booten die neuen Netzwerkparameter mit der IP vom BOOTP-Server vergeben wurden. Im zweiten Schritt, wenn der µC die Firmware läd, jedoch die alte letzte IP-Adresse benutzt.
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| − | Daher muss man mit ''arp -d'' die ARP-Tabelle löschen und sich unter der alten IP in den µC mit telnet (siehe [[ECMD Protocols]]) einloggen und mit den Befehlen ''ip, netmask, gw, dns server'' manuell auf die neuen Werte setzen. Alternativ kann man den µC zwingen die neue Firmware zu laden, die dann aber intern die gleichen Netzwerkparameter wie der BOOTP-Server haben muss.
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| − | Schade eigentlich, so hätte man sehr elegant mit dem BOOTP-Server die Netzwerkparameter zur Bootzeit vergeben können. Ich habe gerade noch einmal in den Quellen nachgesehen, dort werden die Netzwerkparameter von BOOTP nur im EEPROM des µC gespeichert, wenn ''Write BOOTP data to EEPROM'' in ''menuconfig'' ausgewählt ist. Damit lassen sich die Netzwerkparameter zwischenspeichern und stehen nach dem Start der Firmware als Default zur Verfügung. Per Default wird diese Option nicht geladen. Das Problem sollte sich damit beheben lassen. Das habe ich aber bisher noch nicht getestet. Wenn dem so ist, sollte die Default-Konfiguration des ''Ethernet Bootloader'' entsprechend angepasst werden.
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| − | Ist die zu ladende Firmware größer als 56kB, so wird die Firmware nicht richtig geflasht, da ab xE000 der Ethernet-Bootloader den Bereich mit gesetzten Secure-Bits blockiert.
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| − | == Nützliche Links ==
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| − | * [http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc2475.pdf ATMEL JTAG-Interface-Beschreibung]
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| − | * [http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc2593.pdf Datenblatt zum ATMEGA644]
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