Criação de um acesso remoto ao kit MERCURIO IV

Cenário utilizado

Para a programação remota de um kit MERCURIO IV, foi criado o seguinte cenário:

1. Na casa do professor foi disponibilizado o kit MERCURIO conectado a um notebook com UBUNTU 20.04 e com o software Quartus II.
2. Uma câmera de smartphone será usada para mostrar o funcionamento da placa.
3. Os alunos utilizaram os serviços da nuvem.sj.ifsc.edu.br porta 2224 para fazer a programação

Preparando o servidor

1. Instalar a versão 13.0sp1 no notebook.
2. Fazer as configurações necessárias para acessar a JTAG. Configuração da USB para programação do FPGA via JTAG
3. Testar se está funcionando o gravador LOCAL. Programando o FPGA através da USB-Blaster

Criando o tunel ssh

A proposta aqui é a criação de um tunel ssh reverso.

FONTE:

• https://superuser.com/questions/1194105/ssh-troubleshooting-remote-port-forwarding-failed-for-listen-port-errors
• https://stackoverflow.com/questions/11818131/warning-remote-port-forwarding-failed-for-listen-port-52698

Servidor jTAG (green_host)

Para facilitar os script abaixo foram estabelecidas duas variáveis onde os login devem ser inseridos, evitando redigitar no código que segue.

export USERBLUE=usuario_bluehost
export USERGREEN=usuario_greenhost
echo USERBLUE USERGREEN
echo $USERGREEN $USERBLUE

Na maquina onde está o kit FPGA conectado, será instalado um server jTAG.

• Conectar o jtag através de uma senha DLP29006 a ser compartilhada com os alunos.

/opt/altera/13.0sp1/quartus/bin/jtagd
/opt/altera/13.0sp1/quartus/bin/jtagconfig --enableremote DLP29006

• Gerar um conjunto de chaves jtagserverkey jtagserverkey.pub para acesso remoto através de chave privada e a publica, na pasta /home/$USERGREEN

ssh-keygen -t rsa -b 4096

Generating public/private rsa key pair.
Enter file in which to save the key (/home/$USERGREEN/.ssh/id_rsa): jtagserverkey
jtagserverkey already exists.
Overwrite (y/n)? y
Enter passphrase (empty for no passphrase): 
Enter same passphrase again: 
Your identification has been saved in jtagserverkey
Your public key has been saved in jtagserverkey.pub

• Mudar o nome da chave publica jtagserverkey.pub para authorized_keys. Em seguida mover a chave para a conta do $USERBLUE na nuvem do IFSC (Blue). Essa chave permitirá que os usuarios_red acessem o túnel ssh reverso sem senha.

mv jtagserverkey.pub authorized_keys
scp -P 2224 authorized_keys $USERBLUE@nuvem.sj.ifsc.edu.br:/home/$USERBLUE/.ssh  

• Testar se a chave criptográfica está funcionando

ssh -i jtagserverkey $USERBLUE@nuvem.sj.ifsc.edu.br -p 2224

• Conferir se a porta 1309 está aberta no green_host.

netstat -lnt --wide |grep '1309\|State'

Proto Recv-Q Send-Q Local Address           Foreign Address         State      
tcp        0      0 0.0.0.0:1309            0.0.0.0:*               LISTEN

• Criar o tunel ssh

ssh -oStrictHostKeyChecking=no -i jtagserverkey -R 60000:localhost:1309 $USERBLUE@nuvem.sj.ifsc.edu.br -p 2224 -N -f

Na nuvem (blue_host)

• Acessar a nuvem com usuario_blue e senha e verificar se existe a pasta .ssh.

ssh $USERBLUE@nuvem.sj.ifsc.edu.br -p 2224
ls .ssh

• Se não tiver a pasta .ssh criar uma:

mkdir .ssh
exit ou [CTRL D]

• Fazer o passo de cópia da chave publica para esta pasta (ver procedimento no blue_host).

• Conferir se chave publica está aqui.

ls -la .ssh/authorized_keys
-rw-r--r--  1 $USERBLUE Domain Users  741 May 27 22:38 authorized_keys

• Se OK, fazer logoff e logon com a chave privada.

ssh -i jtagserverkey $USERBLUE@nuvem.sj.ifsc.edu.br -p 2224

• Conferir se o túnel reverso ssh está aberto. É possível conferir verificando se a porta 60000 está aberta no blue_host.

netstat -lnt --wide |grep '60000\|State'

Proto Recv-Q Send-Q Local Address           Foreign Address         State      
tcp        0      0 127.0.0.1:60000         0.0.0.0:*               LISTEN 

• Se tudo OK, fazer logoff.

Na nuvem (alunos) (red_host)

• Acessar a nuvem com USERBRED através de ssh ou pelo x2go com seu login e senha.
• Conferir se o túnel reverso está estabelecido na porta 60000.

netstat -lnt --wide |grep '60000\|State'
Proto Recv-Q Send-Q Local Address           Foreign Address         State      
tcp        0      0 127.0.0.1:60000         0.0.0.0:*               LISTEN 

• Executar o Quartus II e abrir o programador. Configurar as JTAG Setting, com Server: 127.0.0.1:60000 e senha ******** (pergunte a senha ao professor que estiver disponível, pois pode ter mais de um kit disponível).
  

Configuração da jTAG

• Se a conexão estiver OK, selecione a USB-Blaster indicada.

Conexão com exito ao jTAG server remoto

• Se tiver algum problema depois de configurado as JTAG Setting o Connection Status indicará o problema.

Erro na configuração

Uso do Laboratório Remoto pelo usuário da nuvem do IFSC

1. acessar a nuvem Acesso ao IFSC-CLOUD (NUVEM)#Quartus II - Modelsim - QSIM
2. desenvolver o sistema realizando todas as fases do projeto
3. configurar o programador do quartus para acessar o jTAG server. Ver acima o procedimento de configuração do usuario_red.
   
4. enviar o arquivo .sof para programar o kit.
   
5. observar o funcionamento do hardware pela câmera do celular que está sendo mostrada no G-MEET.

1. Assista o vídeo amador de como acessar o kit FPGA.

Outras possibilidades estudadas

Antes de implementar a solução acima com túnel reverso, foi tentado realizar a criação do laboratório remoto usando um jtag server em uma maquina Windows 10, mas devido a existência do GCNAT na rede da NET-CLARO, não houve sucesso. Nestas configurações fui auxiliado pelo prof. Roberto de Matos e pelo servidor da DTIC Humberto José de Sousa. Todas as configurações foram feitas e testadas, mas esbarramos ao final no GCNAT. Na tentativa de obter um IP público não tivemos sucesso por enquanto pois a NET não está atendendo trabalhos não prioritários.

Agradecimentos

Agradeço ao aluno João Pedro Menegali Salvan Bittencourt, pois sem a sua ajuda remota, explicando as configurações e funcionamento do túnel ssh reverso e uso de chaves criptográficas, este laboratório remoto não seria possível em um tempo tão curto. . Agradeço também ao Humberto José de Sousa pela ajuda e orientação na tentativa de fazer funcionar o laboratório remoto com acesso direto ao jtag server.

Marcos Moecke (discussão) 19h48min de 28 de maio de 2020 (-03)