SOC FPGA linux系统搭建（Terasic DE10-Nano开发板）_de10-nano使用教程

Embeeding linux for Cyclone V SoC FPGAs(Terasic DE10-Nano)

本设计使用黄金硬件参考设计 （GHRD） 和添加自定义 IP 到开发 Linux 内核驱动程序以使用自定义 IP

更多信息参考：

• rocketboards.org文档
• Building embedded Linux for the Terasic DE10-Nano (and other Cyclone V SoC FPGAs)

0.要求

• 操作系统
  本设计基于linux Ubuntu16.04操作系统，如果使用 Windows，某些步骤可能会有所不同。
• 软件环境
  Quartus Prime18.1
  包括英特尔 SoC FPGA 嵌入式开发套件 （EDS） 和Cyclone V 芯片包等
• 硬件设备
  Terasic DE10-Nano 开发板
  SD读卡器

1. 创建和修改硬件设置

FPGA开发板制造商通常提供参考设计，以便用户可以快速启动并运行其板。对于英特尔Altera 主板，这些被称为黄金硬件参考设计 （GHRD）。我们将使用 GHRD 来创建我们自己的硬件设计。 这一步的主要的目的是生成rbf文件。

2. 编译u-boot bootloader

2.1 生成preloader

需要在注意的是这里的操作，需要在终端执行embedded_command_shell.sh命令，然后按照参考文档的描述步骤依次操作，即可生成preloader相关文件。

2.2 设置u-boot

• 在下载工具链时，可能会找不到目标下载链接
  Page not found: /components/toolchain/binaries/latest-6/arm-linux-gnueabihf/gcc-linaro-6.3.1-2017.05-x86_64_arm-linux-gnueabihf.tar.xz
  这里需要注意，由于参考文档的提供的GCC tool chain网站下载链接已经变更了，可以在
  [https://releases.linaro.org/components/toolchain/gcc-linaro/latest-6/]自行下载所需的工具链即可。
  如果需要下载和参考文档相同的工具链，则需将文档中：

wget https://releases.linaro.org/components/toolchain/binaries/latest-6/arm-linux-gnueabihf/gcc-linaro-6.3.1-2017.05-x86_64_arm-linux-gnueabihf.tar.xz
tar -xvf gcc-linaro-6.3.1-2017.05-x86_64_arm-linux-gnueabihf.tar.xz
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修改成

wget https://releases.linaro.org/components/toolchain/binaries/6.3-2017.05/arm-linux-gnueabihf/gcc-linaro-6.3.1-2017.05-x86_64_arm-linux-gnueabihf.tar.xz
tar -xvf gcc-linaro-6.3.1-2017.05-x86_64_arm-linux-gnueabihf.tar.xz
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• 设置工具链的环境变量
  文档中设置环境变量为临时环境变量，依赖终端所在路径，在每次关闭终端后将会失效，避免每次重复设置环境变量，可以参考其他设置方法。

2.3 生成和编译设备树

2.4 测试系统（1）

1. 创建镜像并挂载

• 创建512M的镜像文件

sudo dd if=/dev/zero of=sdcard.img bs=512M count=1
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其中if=文件名，指定输入文件名；of=文件名，指定输出文件；bs指定输入输出文件大小。 
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• 将磁盘镜像文件虚拟成块设备，并输出回环设备名称

sudo losetup --show -f sdcard.img
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2. 创建分区
我们将使用 fdisk 创建三个分区：一个 256 MiB 的 FAT 分区、一个 ext4 类型、大小为 254 MiB 的根文件系统，以及一个 A2 类型的 1 MiB 分区（Altera 自定义）。这将留下 1 MiB 的可用空间，供主引导记录使用。

3. 创建文件系统
这一步在新建的分区上创建适当的文件系统，将之前的生成的文件复制到对应的分区位置中。按照文档步骤建立相应的分区，将对应的文件复制到对应得分区。对应的分区的文件如下所示：

• A2分区
  我们没有为 A2 分区创建文件系统，因为 A2 分区类型是原始分区，而预加载器是原始二进制文件。
  首先将u-boot SPL复制到编号为3的A2分区

sudo dd if=software/spl_bsp/preloader-mkpimage.bin of=/dev/loop0p3 bs=64k seek=0
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同时需要把u-boot.img也拷贝到A2分区，负责会导致SPL无法读取u-boot.img而重复引导

sudo dd if=u-boot.img of=/dev/loop0p3 bs=64k seek=4
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• FAT分区和ext4分区
  FAT和ext4根文件系统分区都是需要创建文件系统，其中FAT分区存储硬件配置信息、设备文件、u-boot相关文件以及后续步骤生成Linux内核镜像，ext4分区主要是后续生成的文件系统，使用以下两个命令创建两个文件系统：

sudo mkfs -t vfat /dev/loop0p1
sudo mkfs.ext4 /dev/loop0p2
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4. 将相应的文件复制到对应分区挂载的路径下后，最后将sdcard.img 写入SD卡中并完成测试

3. 编译Linux内核

3.1. 下载并设置gcc工具链

这里可以用编译u-boot相同的工具链，设置好相应的环境变量即可。

3.2. 下载Linux源码

这里我们使用的4.11版本的内核，切换分支到4.11内核。

3.3. 编译内核

• 创建默认配置

make ARCH=arm socfpga_defconfig
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• 配置内核

make ARCH=arm menuconfig
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完成对应修改后保存配置文件

• 编译内核
  生成zImage

4. 制作根文件系统

根据指南，我们使用buildroot工具创建根文件系统和必要的系统应用程序。

4.1 下载buildroot

4.2 配置bulidroot

4.3 配置busybox

4.4 生成根文件系统

5. 完善和测试SD卡镜像

根据表格，我们继续完善我的sdcard.img，把根文件解压到对应的分区的挂载点下：

sudo tar -xvf buildroot/output/image/rootfs.tar -C <mount point of the 254MB ext4 partition>
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再把生成的Linux内核镜像复制到的FAT分区所挂载的位置：

sudo cp linux_socfpga/arch/arm/boot/zImage <mount point of the 256MB FAT partition>
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至此Linux系统搭建完成，可以上板测试，通过串口调试工具控制和显示信息。