RPi: Accélération matérielle et GPU.

Raspberry est un ordinateur monocarte, compact, puissant et peu coûteux , disposant d'un processeur Cortex-A7 quadricœur fonctionnant à 900 MHz et de 1 Go de RAM, d'une sortie HDMI, etc.

Principalement utilisé avec Java, C et les applications de traitement, qui fonctionnent à bas niveau et sont capables de contrôler les ressources matérielles, mais pour exécuter une application Web, on dépend d'un système d'exploitation qui limite ces ressources. Pour obtenir quelque chose de plus performant et tirer parti de certaines autres ressources, telles que le GPU, il faut créer une distribution personnalisée.

Habituellement, on installe Raspbian et on utilise simplement le navigateur disponible fourni avec le système d'exploitation, qu'il s'agisse d'Epiphany ou de Midori. Avec ces navigateurs fonctionnant sur ce système d'exploitation, on peut naviguer sans trop de tracas, mais sans les animations et les performances:

• La mémoire est partagée entre le système et le GPU. On a 1 Go, mais il est partagé entre ces deux composants.
• Les navigateurs ne peuvent pas utiliser nativement l'accélération matérielle du GPU pour traiter les animations.

Un hack connu consiste à utiliser QT pour forcer l'utilisation du GPU. La compilation de WebKit dans QT donne accès à cette ressource, mais pour y parvenir, il faut créer une distribution Linux propre et abandonner tout ce qui n'est pas essentiel pour garder la RAM disponible pour l'application.

La compilation croisée et la configuration du noyau sont courants que dans le monde Linux ; des choses vraiment de bas niveau par rapport à l'environnement Web. Mais il existe des outils pour aider, Buildroot en fait partie : un outil simple, efficace et facile à utiliser qui génère des systèmes Linux embarqués par compilation croisée.

Même avec Buildroot, il est important de comprendre et de connaître les dépendances requises par chaque bibliothèque que l'on souhaite compiler.

Le référentiel de Metrological permet les meilleures configurations de performances pour Buildroot afin d'exécuter la bibliothèque QT et le moteur WebKit dans Raspberry.

Il suffit de cloner le dépôt :

git clone https://github.com/Metrological/buildroot
cd buildroot

Ensuite, appliquer la configuration de base pour RPI Model 2 :

make rpi2_qt5webkit_defconfig

Ou pour accéder au menu Buildroot et voir les autres bibliothèques disponibles, utiliser :

make menuconfig

Maintenant, copier le fichier mentionné dans le répertoire Buildroot et exécuter :

make

Le processus prend un certain temps.

On a maintenant une image prête à être clonée dans la SDCard. Utiliser l'une des méthodes décrites ici pour graver l'image sur la carte SD. Lorsque la carte est prête, on peut démarrer le RPI et se connecter au système via SSH (Login : root, Mot de passe : root).

ssh root@192.168.1.100 # Remplacer par l'adresse IP de RPI !

Ensuite, lancer l'application :

qtbrowser --url=http://url

La distribution qui en résulte est vraiment propre. On n'y trouvera pas d'éléments Debian classiques, comme apt-get. Certaines fonctionnalités dont on peut avoir besoin doivent être installées manuellement.

Placer le contenu suivant dans /boot/cmdline.txt. Cela empêchera le journal de démarrage d'apparaître:

dwc_otg.fiq_fix_enable=1 sdhci-bcm2708.sync_after_dma=0 dwc_otg.lpm_enable=0 vt.global_cursor_default=0 console=tty3 root=/dev/mmcblk0p2 rootwait loglevel=3 quiet

Dans le fichier /boot/config.txt, il faut au minimum définir les propriétés utilisées par ce projet :

• gpu_mem_1024=512¹⁾: mémoire vidéo
• hdmi_group=1²⁾: force le mode tv
• hdmi_mode=16: pour utiliser le Full HD 60p
• hdmi_force_hotplug=1: force la sortie HDMI

disable_splash=1
disable_overscan=1
boot_delay=0
arm_freq=1000
gpu_freq=500
over_voltage=6
avoid_warnings=1
force_turbo=0
gpu_mem_256=128
gpu_mem_512=256
gpu_mem_1024=512
kernel=zImage
hdmi_group=1
hdmi_mode=16
hdmi_force_hotplug=1

Liste complète des résolutions :

Un point intéressant sur l'utilisation du RPI est de construire un système dans lequel l'interaction humaine est rarement nécessaire. Il peut démarrer et se mettre à jour sans aucune interaction. Les scripts peuvent aider dans ce processus

L'exemple suivant utilise git pour mettre à jour un dépôt local:

cat >> /etc/init.d/S80init <<EOF
#!/bin/sh
#
# Start processing
#

wget -q --spider http://google.com
if [ $? -eq 0 ]; then
    cd /home/default/yourdirectory
    git pull --rebase
fi
EOF

L'exemple suivant permet de lancer l'application qtbrowser⁴⁾:

cat >> /etc/init.d/S90app <<EOF
#!/bin/sh

nohup /root/setup.sh & /root/run_app.sh & /root/run_appconnect.sh & /root/run_qtbrowser.sh
EOF

On peut implémenter un écran de démarrage en quelques étapes simples :

• Créer une séquence PNG nommée frame*.png et la placer dans un répertoire à l'intérieur de RPI.
• Modifier /etc/init.d/S01logging et inclure le code suivant dans la première ligne :

# Splash initiale !
cat /dev/zero 1> /dev/fb0 2>/dev/null
fbv -i -c /home/default/bootanimations/frame*.png --delay 1

Pour utiliser la lecture vidéo accélérée par le matériel de mpv sur le Raspberry Pi il faut construire deux packages basés sur les packages officiels, modifiés

• ffmpeg avec –enable-mmal pour la prise en charge de l'accélération matérielle MMAL
• mpv avec –enable-rpi pour la prise en charge de Raspberry Pi

apt install git make gcc device-tree-compiler bison flex libssl-dev libncurses-dev

wget https://snapshots.linaro.org/gnu-toolchain/12.0-2022.02-1/arm-linux-gnueabihf/gcc-linaro-12.0.1-2022.02-aarch64_arm-linux-gnueabihf.tar.xz
sudo tar xf gcc-linaro-7.3.1-2018.05-x86_64_arm-linux-gnueabihf.tar.xz -C /opt

export ARCH=arm
export CROSS_COMPILE=/opt/gcc-linaro-12.0.1-2022.02-aarch64_arm-linux-gnueabihf-

Bien que ffmpeg prenne une heure à construire, la prise en charge de MMAL est requise pour l'accélération matérielle dans mpv.

sudo apt-get install -y  gperf bison flex autoconf automake make libharfbuzz-dev libfreetype6-dev libx11-dev libxrandr-dev libvdpau-dev libva-dev mesa-common-dev libegl1-mesa-dev yasm libasound2-dev libpulse-dev libuchardet-dev zlib1g-dev libfribidi-dev git libgnutls28-dev libgl1-mesa-dev libsdl2-dev wget texinfo help2man libtool libtool-bin ncurses-dev git yasm mercurial cmake cmake-curses-gui libfribidi-dev checkinstall libfontconfig1-dev libgl1-mesa-dev libgles2-mesa-dev gnutls-dev libsmbclient-dev libpulse-dev libbluray-dev libdvdread-dev libluajit-5.1-dev libjpeg-dev libv4l-dev libcdio-cdda-dev libcdio-paranoia-dev python g++
git clone https://github.com/mpv-player/mpv-build.git
cd mpv-build
echo --enable-libmpv-shared > mpv_options
echo --disable-cplayer >> mpv_options
echo --enable-rpi >> mpv_options
echo --enable-mmal >> ffmpeg_options
./use-mpv-release
./use-ffmpeg-release
./rebuild -j4
./update
sudo ./install
sudo ldconfig     

jellyfin media player est un client de bureau utilisant jellyfin-web avec lecteur MPV intégré. Il est basé sur Plex Media Player et prend en charge Windows, Mac OS et Linux. Les médias sont lus dans la même fenêtre en utilisant l'interface jellyfin-web contrairement à Jellyfin Desktop. Il prend en charge le flux audio.

sudo apt install autoconf automake libtool libharfbuzz-dev libfreetype6-dev libfontconfig1-dev libx11-dev libxrandr-dev libvdpau-dev libva-dev mesa-common-dev libegl1-mesa-dev yasm libasound2-dev libpulse-dev libuchardet-dev zlib1g-dev libfribidi-dev git libgnutls28-dev libgl1-mesa-dev libsdl2-dev cmake wget python g++ qtwebengine5-dev qtquickcontrols2-5-dev libqt5x11extras5-dev libcec-dev qml-module-qtquick-controls qml-module-qtwebengine qml-module-qtwebchannel qtbase5-private-dev
mkdir jmp; cd jmp
git clone git://github.com/iwalton3/jellyfin-media-player
cd jellyfin-media-player
mkdir build
cd build
wget https://github.com/iwalton3/jellyfin-web-jmp/releases/download/jwc-1.7.2-2/dist.zip
unzip dist.zip
cmake -DCMAKE_BUILD_TYPE=Debug -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr/local/ ..
make -j4
sudo make install
rm -rf ~/jmp/