使用Pico的硬件引導選擇開關

2512819 2023-06-16 | zip | 0.00 MB | 次下載 | 免費

資料介紹

描述

在 Hackaday.io 上尋找項目時，我偶然發現了 Stephen Holdaway 的這個項目（點擊）。在這個項目中，他解決了每個雙啟動用戶面臨的一個令人沮喪的任務，即在我們想要切換到 Windows 的任何時候，等待從 GRUB 菜單中選擇 os (Windows)。他能夠添加一個硬件開關，以確定每次打開計算機時要啟動的操作系統。

他通過將 STM32 微控制器配置為 USB 大容量存儲設備來實現這一點。他在hackaday 帖子（點擊）中記錄了他通過項目研究和實施的整個旅程。請閱讀他的帖子以更好地了解實現。

在這個項目中，我將展示如何將更改移植到 Raspberry Pi Pico。你可以在這個 GitHub Repo （點擊）中找到我的版本。

概念

GNU GRUB 是一個在加載任何操作系統之前運行的程序。通過這個菜單，我們可以選擇要加載的操作系統。GRUB 提供的模塊非常有限。這意味著它無法從通過 USB 連接的微控制器讀取數據。但它可以從存儲磁盤中讀取數據。

因此，我們可以通過將我們的微控制器枚舉為大容量存儲設備來欺騙 GRUB 從微控制器讀取數據。

因此，我們通過tinyUSB庫將我們的樹莓派 pico 枚舉為大容量存儲設備，該庫將具有文件switch.cfg文件，pico 將向其中寫入開關位置，即1 表示 ON 0 表示 OFF 。

我們必須在 GRUB 中添加一個腳本，它是讀取switch.cfg文件并將默認設置為0(Ubuntu )/2(Windows) 的函數。

GRUB 在加載時運行我們的自定義腳本，然后通過其 UUID 標識符搜索我們的設備，如果退出則讀取switch.cfg文件。獲得開關位置后，它分別設置默認的操作系統選擇。

總之，

pico 會將自己配置為大容量存儲設備。
grub 菜單調用我們的腳本并詢問特定的文件。
Pico 通過在switch.cfg文件中添加開關位置來響應讀取請求。
grub 中的腳本從文件中提取信息并從提取的數據中設置默認選項。

將 Pico 配置為大容量存儲設備

我使用 tinyUSB 的cdc_msc示例來實現這一點。該示例將 pico 配置為大容量存儲設備，并創建 FAT12 文件系統并枚舉README.txt文件。

我將README.txt更改為switch.cfg并將“set os_hw_switch=0\n”行添加到文件中。

#define SWITCH_CFG_CONTENTS \
"set os_hw_switch=0\n"

...
//------------- Block3: Readme Content -------------//
SWITCH_CFG_CONTENTS

現在我們已將 pico 配置為大容量存儲設備。將uf2文件復制到pico后，枚舉為存儲設備。我們將需要 GRUB 腳本的設備 UUID id，即UUID="0000-1234"。

$ sudo blkid
...
/dev/sda: SEC_TYPE="msdos" LABEL_FATBOOT="TinyUSB MSC" LABEL="TinyUSB MSC" UUID="0000-1234" BLOCK_SIZE="512" TYPE="vfat"

電路

開關連接

?

讀取開關位置并寫入文件

現在我們需要讀取開關位置并相應地更改switch.cfg文件的內容，即

如果開關打開：設置 os_hw_switch=1\n
如果開關關閉：設置 os_hw_switch=0\n

我使用 GPIO_PIN 28 作為開關引腳，設置為下拉。

read_switch_value返回開關位置，即“1”打開（拉高），“0”關閉（拉低）。

//-------------------------main.c---------------------
#define SWITCH_PIN 28

// read switch value 
uint8_t read_switch_value()
{
    return gpio_get(SWITCH_PIN) ? '1' : '0';
}

int main(void)
{
    gpio_init(SWITCH_PIN);

    //configure pin as INPUT
    gpio_set_dir(SWITCH_PIN, false); 

    //configure pin as PULL_DOWN
    gpio_set_pulls (SWITCH_PIN,false,true);

要將開關位置寫入switch.cfg ，我使用了調用read_switch_value函數的readGRUBConfig() ，并使用開關位置設置輸出緩沖區。

我發現在讀取第三個 block3 時lba設置為 3，因此攔截調用并調用readGrubConfig并傳遞將復制文件內容的緩沖區。

//-------------------------msc_disk.c---------------------

static char grubConfigStr[] = "set os_hw_switch=0\n";
static void readGrubConfig(uint8_t* output)
{
    // Modify config string with current switch value
    grubConfigStr[sizeof(grubConfigStr)-3] = read_switch_value();
    memcpy(output, &grubConfigStr, sizeof(grubConfigStr));
}

// Callback invoked when received READ10 command.
// Copy disk's data to buffer (up to bufsize) and return number of copied bytes.
int32_t tud_msc_read10_cb(uint8_t lun, uint32_t lba, uint32_t offset, void* buffer, uint32_t bufsize)
{
    (void) lun;
    // when reading the file
    if(lba == 3){
        readGrubConfig(buffer);
        return bufsize;
    }
    ...
    ...
}

編譯 Pico 代碼

我們需要將 pico stdlib添加到我們的代碼中以獲取gpio引腳訪問權限。

//-------------------------main.c-----------------------------------
#include 
#include 
#include 
#include "bsp/board.h"
#include "tusb.h"
...
#include "pico/stdlib.h"

制作項目：

$ mkdir build
$ cd build
$ cmake ..
$ make

配置 GRUB 以讀取文件內容

我在我的 Ubuntu 20.10 中添加了這些更改。

$ sudo vim /etc/grub.d/40_custom

....
# Look for hardware switch device by its hard-coded filesystem ID
search --no-floppy --fs-uuid --set hdswitch 0000-1234

# If found, read dynamic config file and select appropriate entry for each position
if [ "${hdswitch}" ] ; then
  source ($hdswitch)/switch.cfg

  if [ "${os_hw_switch}" == 0 ] ; then
    # Boot Linux
    set default="0"
  elif [ "${os_hw_switch}" == 1 ] ; then
    # Boot Windows
    set default="2"
  else
    # Fallback to default
    set default="${GRUB_DEFAULT}"
  fi

else
  set default="${GRUB_DEFAULT}"
fi