Запускаем DOOM на калькуляторе HP Prime G226.02.2021 16:32

Установить DOOM на какое либо устройство, это как водрузить знамя победителя на павшей крепости. Мне задали вопрос «ну что, doom запустил?» не менее 35 раз, когда узнали что я вожусь с данным калькулятором. Решил не разочаровывать публику и добиться запуска DOOM. Попутно, это стало неплохим тестом работоспособности оборудования, а также выявления неприятных багов. В общем, поехали!

Новости по проекту

Тем, кому интересно как же я запустил DOOM, могут пропустить эту главу и перейти сразу к следующей. Тут просто представлен текущий статус проекта.
Как вы помните в прошлых частях (часть 1 и часть 2), я занимался тем что ставил Linux на калькулятор, пересобирал u-boot, kernel, rootfs. С тех пор достаточно плотно занимался калькулятором и даже основательно разобрался с тем, что же было сделано в u-boot, kernel и device tree. Надо понимать, что это моё хобби, в свободное от основной работы и семьи время, поэтому не всё идёт быстро, и порой несколько алогично, просто потому что сегодня есть настроение делать так, а не иначе.
Главная новость состоялась, благодаря пользователю Alx2000y, который пригласил меня в чатик в телеге, где на аналогичном процессоре народ пилит свою прошивку для Xiaomi Gateway. Даже есть статья на хабре по теме. Народ уже сильно продвинулся в данной теме, невероятно расширив функционал устройства. И мне очень сильно помогли победить проблему nand. Как вы помните, в самом начале я свой образ nand затёр по глупости. В результате, у меня получилось достаточно большое количество «виртуальных» битых секторов, самое неприятное что битые сектора находились в самом начале и не давали записать туда u-boot. Ниже привожу список битых секторов, большинство из них виртуальные.

=> nand bad
Device 0 bad blocks:
  00000000
  00020000
  00040000
  00060000
  012c0000
  04e20000
  05280000
  094c0000
  17b20000
  1ff80000
  1ffa0000
  1ffc0000
  1ffe0000
=> 

Ленар, из вышеупомянутого чатика, очень сильно мне помог, проблема решилась буквально двумя командами в u-boot:

nand erase.chip
…
nand scrub.chip
…
Really scrub this NAND flash? 
y

После чего, проверяем количество битых секторов, и, о чудо, их стало значительно меньше!

=> nand bad

Device 0 bad blocks:
  1ff80000
  1ffa0000
  1ffc0000
  1ffe0000

В результате, я теперь могу загрузить u-boot в нулевой сектор и произвести загрузку. На данный момент, калькулятор может быть загружен просто подав питание и будет полностью загружен linux, с работающим дисплеем и возможностью запуска программ по UART. Там даже корректно работает DOOM. «Но, есть нюанс» ©. Видимо драйвер клавиатуры как-то пересекается с драйвером ubifs, и в результате, если нажать любую клавишу на клавиатуре, то происходит мгновенное зависание калькулятора. Мне разок даже прилетел kernel panic, но я не сообразил его сохранить, чтобы хотя бы найти место этого пересечения. Так что на данный момент, всё однозначно работает в initramfs. Видео с демонстрацией работы загрузки nand, запуска DOOM и зависания постил в своём телеграмм канале.

Из других хороших новостей, попробовал поставить ubuntu на nand, тоже корректно работает. Пакеты, конечно, ставить нельзя, но в целом можно работать и использовать её, что тоже удобно. Но без работающий клавиатуры, эти игры пока лишены практического смысла.
В последней части я жаловался, что u-boot имеет разное поведение, при работе на nand и из ОЗУ. Я потратил два дня, ковыряния в исходных кодах u-boot, чтобы понять в чём же дело. А всё оказалось банально (даже стыдно). Утилита uuu, при запуске u-boot из памяти, передаёт туда свои переменные окружения. А точнее вызывает mfgtool_args и в результате строка переменной окружения загрузки выглядит таким образом:

bootargs=rdinit=/linuxrc g_mass_storage.stall=0 g_mass_storage.removable=1 g_mass_storage.file=/fat g_mass_storage.ro=1 g_mass_storage.idVendor=0x066F g_mass_storage.idProduct=0x37FF g_mass_storage.iSerialNumber= mtdparts=gpmi-nand:4m(boot),8m(kernel),1m(dtb),1m(misc),-(rootfs) clk_ignore_unused

Разумеется, если загрузиться с nand, то с такими параметрами ubifs в четвёртом разделе виден не будет. Поэтому после загрузки u-boot в ОЗУ, я принудительно задаю ему следующие переменные окружения:

setenv bootargs  console=ttymxc0,115200 ubi.mtd=4 root=ubi0:rootfs rootfstype=ubifs mtdparts=gpmi-nand:4m(boot),8m(kernel),1m(dtb),1m(misc),-(rootfs)

И всё отлично работает.
Поясню, зачем это нужно: если прошить загрузчик в нулевой сектор, пропадает возможность работы через mfgtool (утилита uuu). А на данном этапе, состоящем из разработки и отладки — это основной инструмент. Поэтому проще оставить возможность работы утилиты uuu, и загружать каждый раз u-boot вручную.

Запуск DOOM

Переходим к самой интересной части — к запуску DOOM на калькуляторе. Как вы понимаете, я не зря вначале расписал обо всех проблемах. Можно запустить DOOM при загрузке на NAND-флеш, там можно поставить карты всех видов, все возможные версии DOOM и вообще всего что душа пожелает. Но при запуске в ОЗУ, мы ограничены размером образа rootfs примерно в 15 МБ (практика показала, что 16 ещё прокатывает). В связи с этим, пришлось подбирать версию DOOM и делать правильную сборку, а также научиться с ней работать.
Оказалось, что всё хорошее давно придумано за нас, и DOOM можно собрать прямо в buildroot не вставая с дивана. Это я узнал, когда гуглил все возможные варианты DOOM для встраиваемых систем и пытался их собрать. Как оказалось, достаточно запустить:

make menuconfig

И выбрать DOOM. Это делается в »Target packages ---> Games --->»
В нашем распоряжении две версии DOOM: chocolate-doom и prboom. После нескольких экспериментов, я понял что chocolate-doom ну никак не хочет влезать в initramfs. Разве, если вообще убрать wad-файлы. Пытался найти обрезанные wad-файлы, которые бы влезали вместе с шоколадным думом. Но она с ними на отрез отказалась работать. В результате, я попробовал шоколадную версию установить на nand (вместе с prboom), и пробовал там. Подбирал параметры и т.д. Результатом экспериментом стала следующий способ запуска:

export SDL_NOMOUSE=1 
chocolate-doom -geometry 320x240 -bpp 24 -nomouse

Итог меня сильно разочаровал: эта версия doom некорректно (или может наоборот корректно) растягивает экран, оставляя широкие полосы по краям экрана, что мне очень не понравилось.
Шоколадная версия DOOM. Видна чёрная полоса снизу.

При запуске, мне шоколадный дум говорит о том, что делает изменение размера окна:

I_InitGraphics: 320x240 mode not supported on this machine.
I_InitGraphics: Auto-adjusted to 320x200x32bpp.

Поэтому, я остановился на prboom. Сделал образ вместе с шароварными WAD-файлами и самим prboom, всё лишнее убрал. Но, всё равно очень долго не мог заставить его работать. Читал всевозможные мануалы, искал как сконфигурировать, чтобы всё корректно работало. Изображение выводит, на кнопки реагирует, но экран коряво растягивает и выводит кривые цвета. Пока на каком-то форуме не нашёл идеальные параметры запуска.
В общем, для нашего калькулятора запуск prboom такой: отключаем мышку, и далее запускаем prboom со следующими параметрами:

export SDL_NOMOUSE=1 
/usr/games/prboom -width 320 -height 240 -nosound -vidmode 32bit

Ключевой параметр здесь: "-vidmode 32bit".
Долго искал подходящие параметры, и только с этим всё завелось. Для удобства всё записал в скрипт d.sh. Наконец всё работает, можно даже играть!
Специально для вас, я подготовил обновлённую сборку flash_utility с DOOM, который вы можете запустить на своём калькуляторе даже без перепрошивки, и показать друзьям, мол вот, DOOM у меня в калькуляторе работает. Достаточно разобрать калькулятор, замкнуть контакты, описанные в первой части и запустить

sudo uuu doom.uu

В конце всех действий, вы получите калькулятор, с linux и DOOM. Чтобы запустить DOOM, надо будет залогиниться и на калькуляторе выполнить:

./d.sh

Резюмируя

DOOM работает! Можно ли в него играть? Ну локально, загружая с компьютера — можно. Это выглядит круто и красиво, но на деле, не совсем то что хочется получить. В действительности будет круто, когда ты едешь в метро, взять и достать из широких штанин калькулятор, включить его (на данный момент режим энергосбережения не работает), и запустить DOOM. Вот это реально круто, играть в метро на калькуляторе в DOOM, Duke Nukem 3D, Quake I, II, III и т.д. Но факт остаётся фактом — DOOM на этой железке запущен. Но ещё очень много работы.
В целом, не хватает хотя бы небольшого сообщества вокруг этого калькулятора (хотя бы больше меня одного), чтобы были тестировщики проблем, было с кем поговорить и поделиться, услышать совет. Первоначальный автор явно остыл к данному проекту, хотя и проделал титаническую работу. Я его хорошо понимаю, и никак не могу укорять за то, что он не хочет помогать даже советом по данному проекту. Ну так, небольшие рекомендации давал, но ему явно уже не до него. Поэтому если у вас есть идеи, калькулятор, желание помочь, хотя бы советом, пишите тут или в телегу, буду рад!

P.S. Зачем я этим занимаюсь?

Очень часто спрашивают меня «нафига»? Умом понимаю, что на данный вопрос отвечать глупо, но тем не менее отвечу.
Зачем художник рисует картину или автор пишет книгу? Будем честны, 90% книг, картин да и других произведений могут вообще не увидеть свет, а из тех кто увидят, доли процента станут известными и обретут широкий круг читателей. Проще говоря, большинство творцов делают «бесполезный» труд. Более того, множество произведений даже никогда не находят своего читателя, но что же им этого не делать? Что движет этими людьми? Всё достаточно банально. Ими движет простое чувство:
Проще говоря, этим занимаешься, потому что это круто и это прёт. И, как это ни странно, в будущем приносит большую пользу, хоть и не такую явную как кажется.

Файлы для скачивания