🛠 Programmer un CM3+ en C++ nu (bare metal) avec Circle

Objectifs

Le CM3+ est un des rares produits grand public sur lesquels on peut écrire du code exécuté sans aucun système d'exploitation : l'environnement Circle de rsta2 (dépôt github.com/rsta2/circle) liste explicitement « Compute Module 3+ — Reported to work ». Ce tutoriel compile un programme C++ nu pour le BCM2837B0 (ARMv8-A, Cortex-A53), le place sur une SD avec le firmware Raspberry Pi, et le lance — la console série affiche la sortie. Utile pour comprendre l'init d'un SoC, les pilotes registres, ou un produit temps réel dur.

Matériel

• CM3+ sur CMIO3, carte SD (le CM3+ Lite fonctionne aussi, sans eMMC)
• Adaptateur USB-série sur GPIO14/15 pour la console (voir le tutoriel console série)
• PC Linux avec la toolchain de cross-compilation : gcc-aarch64-none-elf (ou la toolchain ARM bare-metal gratuite)
• Le module reste plafonné à 1,2 GHz, 1 Go LPDDR2, comme sous Linux

Code complet

# 1. Toolchain (via ARM GNU bare-metal ou paquet distribution)
arm-none-eabi-gcc --version   # ou aarch64-none-elf-gcc --version

# 2. Récupérer Circle et compiler l'exemple « hello » (mode 64 bits AArch64)
git clone https://github.com/rsta2/circle
cd circle/sample/01-helloworld
make -j4 CIRCLE_HOME=../.. AARCH64=1

# 3. Préparer la SD : partition FAT avec kernel8.img + les fichiers firmware
cp -r ../../testlibs ../.. ; # (les binaires RPiBasic/rpiboot ne sont pas requis)
cp kernel8.img /media/$USER/boot/kernel8.img
cp ../../testlibs/../../sample/01-helloworld/kernel8.img /media/$USER/boot/ 2>/dev/null
cat > /media/$USER/boot/config.txt <<'EOF'
enable_uart=1
arm_64bit=1
kernel=kernel8.img
EOF
sync && umount /media/$USER/boot

# 4. Démarrer le CM3+ : la console série 115200 affiche le programme

Vérification attendue

Sans Linux, la console série affiche la sortie du programme Circle (message « Hello » puis boucle de clignotement de la LED si le code l'ajoute). Le programme tourne sur le silicium nu : pas de shell, pas de scheduler Linux, démarrage en quelques centaines de millisecondes. make clean && make AARCH64=1 recompile proprement.

Erreurs fréquentes

• Oublier arm_64bit=1 et kernel=kernel8.img dans config.txt : le firmware cherche le noyau par défaut et ne démarre pas l'image bare-metal.
• Firmware trop ancien : comme pour Linux, le CM3+ exige un firmware postérieur à novembre 2018 — copier les bootcode.bin/start.elf récents sur la SD.
• Toolchain 32 bits (arm-none-eabi) pour une cible AARCH64 sans le flag AARCH64=1 : erreur de lien ou image qui ne démarre pas.
• Console série muette : enable_uart=1 manquant dans config.txt, ou TX/RX non croisés — le code tourne mais on ne le voit pas.
• Attendre les périphériques du CM4 : pas de PCIe ni de USB3 dans Circle sur BCM2837 ; le support listé concerne USB 2.0, Ethernet (via puce USB de la CMIO3) et les périphériques SODIMM classiques.