Jak sprawuje się Up Board pod Linuksem?

W poprzednim wpisie sprawdzaliśmy jak Up Board działa pod kontrolą 64-bitowego systemu operacyjnego Windows 10. Dziś natomiast zobaczymy, czy Up Board wypadnie równie dobrze przy współpracy z systemami Linux.

Na chwilę obecną producent oferuje wsparcie dla systemu Ubuntu 14.04 (Trusty Tahr), Ubuntu 16.04 (Xenial Xerus) oraz udostępnia autorską dystrybucję ubilinux™, bazującą na Debian Jessie.

O ile ubilinux™ jest pełnym obrazem systemu operacyjnego gotowym do zainstalowania, to w przypadku rodziny Ubuntu przygotowano specjalne repozytorium z aktualizacją jądra Linux 4.4.0, pozwalającą na obsługę 40-pinowego portu rozszerzeń GPIO oraz dodatkowych podzespołów.

Warto wspomnieć, że wspierany jest również projekt Yocto w wersji 2.1, który pozwala na zbudowanie customowej dystrubucji za pomocą gotowego szablonu dla Up Board.

Ubuntu 14.04 / 16.04

Niestety na chwilę obecną nie są wspierane wyświetlacze DSI i przed instalacją, należy w BIOS wyłączyć ich obsługę zmieniając opcję Panel Support na Disabled. W przeciwnym wypadku instalator nie zdoła się uruchomić.

Wyłączenie opcji obsługi paneli w ustawieniach BIOS

Aby zainstalować Ubuntu wystarczy pobrać obraz systemu oraz wgrać go na nośnik USB (np. za pomocą polecenia dd). Podczas włączenia zasilania przechodzimy do Boot Menu klawiszem <F7> i wybieramy rozruch właśnie z nośnika USB. Dalej za rączkę poprowadzi nas znany nam już instalator.

Ubuntu 14.04 po świeżej instalacji

Jak już wspomniałem wcześniej, aby korzystać z dobrodziejstw jakie oferuje Up Board, należy zaktualizować jądro systemu. W tym celu wydajemy w konsoli następujące polecenia:

Po restarcie możemy zweryfikować jego poprawną instalację, przechodząc w bootloaderze do zaawansowanych opcji Advanced options for Ubuntu i wybrać jądro z dopiskiem -upboard. Po uruchomieniu systemu powinniśmy zobaczyć już nowe jądro:

Jeśli chcemy, możemy od razu odinstalować domyślne jądro dostarczane przez Ubuntu:

Decydując się na Ubuntu jako centrum multimedialne powinniśmy zrezygnować z wersji 14.04, ponieważ posiada dość leciwy pakiet i965-va-driver 1.3.0, który nie pozwoli nam na sprzętowe dekodowanie materiału H264, HEVC/H.265 w rozdzielczości większej niż 1080p.

Nie ma natomiast problemu z działeniem OpenGL i OpenGL ES:

OpenGL i OpenGL ES - Ubuntu 14.04

Ubuntu 16.04 posiada już pakiet i965-va-driver 1.7.0 z pełnym asortymentem wspomagającym dekodowanie materiałów H264 oraz H265/HEVC, który radzi sobie nawet w rozdzielczości 4K:

Wynik działania programu vaapi w Ubuntu 16.04

Kodi 15.2 Isengard / Kodi 16.1 Jarvis

Domyślnie w repozytotium Ubuntu 16.04 dostępna jest wersja Kodi 15.2 Isengard. Co prawda, wykorzystuje ona sprzętową akcelerację dla metriału 4K/H264, ale nie radzi sobie zupełnie z kodekiem 4K/HEVC (pomimo dostępności na liście vaapi).

Kodi 15.2 Isengard

Kodi 15.2 Isengard - Sprzętowe dekodowanie 1080p / H264 / 60fps

Kodi 15.2 Isengard - Sprzętowe dekodowanie 4K / H264 / 30fps

Kodi 15.2 Isengard - Programowe dekodowanie 4K / HEVC / 30fps nie daje już rady

Tego problemu nie posiada Kodi 16.1 Jarvis, które możemy zainstalować bezpośrednio z autorskiego repozytorium:

Kodi 16.1 Jarvis

Kodi 16.1 Jarvis - Sprzętowe dekodowanie 4K / HEVC / 30fps

Netflix

Decydując się na nowszą przeglądarkę Google Chrome również pod Linuksem nie ma problemu z działaniem usługi VoD od Netflix - natywnie, bez żadnych kombinacji!

Google Chrome 53.0.2785.116 i Netflix

Steam / Steam Machine

Jeśli chodzi o Steam od Valve to działa jak należy. Bez problemu uruchomimy mniej wymagające tytuły. Nie ma także problemu z wybraniem rozdzielczości 1280x720, który występuje w systemie Windows 10. Na upartego można zagrać natywnie nawet w XCOM: Enemy Unknown - oczywiście w najniższych detalach :) Rozrywka daleka jest od super płynności, ale jest możliwa.

XCOM: Enemy Unknown natywnie w rozdzielczości 1280x720

Bardziej interesującą dla mnie kwestią był temat wykorzystania Up Board jako Steam Machines. Czy strumieniowanie rozgrywki z mocniejszego sprzętu będzie równie bezproblemowe jak w przypadku działania pod Windows 10? Okazuje się, że tak! Jest tylko jedno ale...

Steam bezpośrednio po zainstalowaniu nie wykorzystuje dobrodziejstwa sprzętowego dekodowania odbieranego strumienia wideo, wykorzystując do tego celu standardowe biblioteki libavcodec.

Metal Gear Solid V (Windows) @ Up Board Steam Machine (software libavcodec)

Mortal Kombat X (Windows) @ Up Board Steam Machine (software libavcodec)

Rozrywka nie jest uciążliwa, ale jakość wideo jest wyraźnie niższa niż w przypadku systemu Windows 10. Również opóźnienia w wyświetlaniu obrazu są znacznie większe, bo sięgające aż 40ms - 50ms. Nie jest to może wybitnie dużo, ale w dynamicznych i szybkich grach jest odrobinę odczuwalne.

Okazuje się, że Steam nie radzi sobie z nowszymi sterownikami dla Intela, ale na szczęście jest na to magiczny sposób w trzech krokach:

1) Musimy jedynie doinstalować sterowniki w wersji 32-bitowej:

2) Usunąć biblioteki dostarczone przez Steam:

3) Podlinkować zainstalowane biblioteki w miejsce usuniętych - najlepiej za pomocą gotowego skryptu fix_steam_links.sh

Po tym zabiegu możemy cieszyć się zarówno lepszą jakością strumienia wideo jak i opóźnieniem na poziomie 10ms - 20ms:

Metal Gear Solid V (Windows) @ Up Board Steam Machine (VAAPI hardware decoding)

 Mortal Kombat X (Windows) @ Up Board Steam Machine (VAAPI hardware decoding)

Nie odnotowałem również żadnych problemów w sytuacji, gdy maszyną strumieniującą jest Linkus:

XCOM 2 (Linux) @ Up Board Steam Machine (VAAPI hardware decoding)

ubilinux™ 3.0

Producent oferuje również dedykowaną dystrybucję ubilinux 3.0 bazującą na Debian Jessie. Ubilinux™ zawiera wszystko to, co nam potrzeba: niezbędne sterowniki, biblioteki i specjalne aplikacje ubiworx™ IoT Framework do wykorzystania wszystkich aspektów Up Boarda. Ubilinux™ zawiera także "połatane" jądro w wersji 4.4.13.

Podobnie jak w przypadku Ubuntu, wystarczy pobrać obraz systemu, nagrać go na nośnik USB i postępować według zaleceń instalatora (niestety nie umożliwia on konfiguracji i rozmiaru partycji)

Domyślnym środwiskiem graficznym jest LXDE.

O ile ubilinux™ jest "firmowanym" systemem operacyjnym dla Up Board to spotykają go pewne problemy, które objawiają się brakiem wsparcia dekodowania H.265/HEVC w bibliotekach vaapi:

Wynik działania vaapi dla ubilinux:

Drugim istotnym problemem są kłopoty działania Steam w środowisku 64-bitowym, gdzie drzazgą w oku stanowią dostarczone sterowniki 32-bitowe. Większość więc tytułów 32-bitowych nie jest grywalna, a wykorzystanie ubilinuxa™ jako maszyny parowej mija się z celem, ponieważ już w rozdzielczości 1280x720 ma ogromne problemy. Nie udało mi się również zmusić do działania sprzętowego dekodowania, a na domiar złego, duże opóźnienia i artefakty wykluczają ubilinuxa™ do rozrywki.

Znaczne problemy i duże opóźnienia nawet w rozdzielczości 720p

W rozdzielczości 1080p rozrywka jest praktycznie niemożliwa

Pamiętajmy jednak, że ubilinux™ jest specyficzną dystrybucją wspierającą ubiworx™ IoT Framework i przeznaczoną do zupełnie innych celów, którym przyjrzymy się z bliska w kolejnym wpisie. Zobaczmy zatem jak Up Board wypada w naszych standardowych testach pod Linuksem.

Benchmarki

Aktualizacja firmware UEFI

Płytki Up Board posiadają wgrany firmware UEFI w wersji UPC1BMOS, który w większości wypadków będzie dla nas wystarczający. Producent jednak aktywnie przygotowuje aktualizacje, dlatego warto zastanowić się, czy takiej aktualizacji będziemy potrzebować.

Należy również pamiętać, że aktualizacje UEFI dotyczą obecnie jedynie wersji Up Board wyposażonych w 2GB lub 4GB pamięci RAM.

Na dzień dzisiejszy dostępna jest już wersja UPC1BMOX, która wprowadza następujące zmiany:

• [UPC1BM0U] Downgrade MIPI Sequence Tool z wersji 3.0 na 2.0
• [UPC1BM0V] Dodanie obsługi UEFI LAN Boot
• [UPC1BM0W] Wyłączenie opcji EdkShellBinPkg
• [UPC1BM0X] Dodanie opcji bootowania PXE

Przygotowanie nośnika USB UEFI

Uwaga! Poniższe kroki trwale usuną zawartość wybranego napędu!

Na początek musimy utworzyć sobie bootowalny nośnik USB UEFI. Możemy do tego celu wykorzystać program partycjonujący parted.

Za pomocą fdisk możemy zweryfikować strukturę utworzonych partycji:

Program fdisk

Tak przygotowany nośnik montujemy w wybranej przez siebie lokalizacji i wgrywamy niezbędne pliki: bootx64.efi, grubx64.efi, Shell.efi oraz rozpakowaną aktualizację firmware.

Drzewo katalogów i plików może wyglądać na przykład tak:

Drzewo katalogów z UEFI oraz aktualizacją firmware

Dla leniwych przygotowałem gotowy obraz USB UEFI, który należy wgrać na nośnik USB za pomocą polecenia "dd" (wymagany pendrive o pojemności minimum 512MB), a do katalogu UPDATE rozpakowany firmware.

Aktualizacja firmware

Uwaga! Poniższe kroki oraz zmiana ustawień CRB mogą spowodować niemożliwość uruchomienia Up Board (tzw. brick) i utratę gwarancji producenta. Upewnij się, że wiesz co robisz! Zapewnij stabilne zasilanie na czas aktualizacji i nie przerywaj procesu flashowania urządzenia. Nie ponoszę odpowiedzialności w przypadku niepowodzenia!

Kiedy mamy przygotowany nośnik USB UEFI z wybranym przez nas firmware, podłączamy go do płytki. Podczas uruchomienia wchodzimy do ustawień BIOS wciskając przycisk <DEL>, gdzie zostaniemy poproszeni o hasło: upassw0rd

Następnie uruchamiamy EFI Shell za pomocą opcji Launch EFI Shell from filesystem device:

Opcje BIOS

Jeśli nośnik USB UEFI został poprawnie przygotowany, po chwili powinniśmy zobaczyć znak zachęty w EFI Shell:

EFI Shell

Wszystkie dostępne partycje na wykrytych dyskach posiadają swoje nazwy, np.: fs1, fs2, fs3 itd. Dlatego musimy znaleźć pod którą ulokował się nasz pendrive, kolejno zmieniając partycje i listując ich zawartość. W moim przypadku jest to fs2:

Szukamy partycji z naszym upgrade firmware

Wchodzimy do katalogu UPDATE i wersyfikacyjnie sprawdzamy, czy wszystkie pliki są na swoim miejscu:

Zawartość katalogu UPDATE

Musimy zdecydować teraz, który wariant skryptu aktualizacyjnego nas interesuje:

• go_64.nsh - jeśli nasz obecny firmware jest 64-bitowy i chcemy dalej uruchamiać system 64-bitowy
• go_32.nsh - jeśli nasz obecny firmware jest 32-bitowy i chcemy dalej uruchamiać system 32-bitowy
• go_64_32.nsh - jeśli nasz obecny firmware jest 64-bitowy i chcemy uruchamiać system 32-bitowy
• go_32_64.nsh - jeśli nasz obecny firmware jest 32-bitowy i chcemy uruchamiać system 64-bitowy

Ja wybrałem wariant pierwszy, czyli go_64.nsh. Wystarczy tylko wciągnąć powietrze i go uruchomić. Po kilku chwilach powinniśmy zobaczyć taki ekran:

Proces aktualizacji firmware

Po restarcie możemy już cieszyć się nowym firmware.

Odrobina informacji

lspci

lsusb

cat /proc/cpuinfo

Pobrór prądu

• Idle - 3.5W - 4.5W
• 1 CPU 100% - max. 4.8W
• 2 CPU 100% - max. 5.2W
• 3 CPU 100% - max. 5.7W
• 4 CPU 100% - max. 6.8W
• GPU 100% - max. 13W
• GPU 100% + 4 CPU 100%  - max. 14.2W
• Kodi @ H.264 / 1080p / 60 fps - max. 8W
• Kodi @ H.264 / 4K / 30 fps - max. 12W
• Kodi @ HEVC / 4K / 30 fps - max. 10W

Podsumowanie

Na plus

• Udana i przemyślana konstrukcja, spełniająca szereg standardów
• Kilka wariantów konfiguracyjnych do wyboru (od 370,00 do 600,00 zł netto)
• Stockowy radiator i backplate
• Architektura Intel x86_64
• Obsługa systemów Windows / Linux
• Szybka pamięć eMMC
• Gigabitowy port Ethernet
• 2 lata gwarancji producenta
• Bezproblemowe odtwarzanie multimediów (Windows i Ubuntu 16.04)
  
• Możliwość wykorzystania jako Steam Machine (Windows i Ubuntu 16.04)
  
• Kapitalny wyświetlacz IPS
  
• Możliwość konfiguracji trybu DualView
• Dołączony Windows 10
• Bardzo dobre wsparcie dla Ubuntu 14.04 / Ubuntu 16.04
• Dedykowana dystrybucja ubilinux
  
• Kompletne gniazdo rozszerzeń GPIO
• Przestępny w aktualizacji firmware
• Wsparcie dla UEFI LAN Boot oraz PXE
  

Na minus

• Mało wydajny układ graficzny 3D dla nowszych tytułów
• Problemy sterownika z niższymi rozdzielczościami w aplikacjach DirectX
• Brak wsparcia dla CEC
• Brak zasilacza w zestawie
• Problemy z działaniem wyświetlacza IPS pod kontrolą systemu Linux
• Dedykowana dystrybucja ubilinux z problemami obsługi multimediów
  

Sprzęt do testu dostarczył:

CSI B.Marzec, B.Marzec, A.Zasucha Sp. J.
www.up-board.pl