ZYNQ linux开发环境搭建笔记_zynq开发linux的流程

ZYNQ嵌入式Linux开发流程

使用petalinux可根据XSA文件自动生成设备树

使用单独编译uboot、及kernel，自由度更高，但需手动修改设备树，本实验采用此方式

• 使用VIVADO创建板子硬件平台，生成XSA硬件描述文件
• 编译uboot，得到uboot.elf文件
• 使用VITIS创建FSBL模板APP工程
• 使用fsbl、uboot.elf制作BOOT.BIN启动文件
• 制作debian文件系统

开发环境

启动模式

1 制作xsa

xsa文件是硬件描述文件，旧版vivado为hdf；启动linux必备器件如下

• 内存
• 串口
• 时钟
• flash（可选）
• 以太网（可选）

1.1 制作XSA文件步骤

打开vivado，创建工程；创建Block Design（框图设计）

添加ZYNQ7 Processing System处理系统

配置PS端器件

DDR

串口1

SD卡

QSPI

ETH

引脚分配

引脚模式

生成输出；封装PS端的IP，生成顶层文件

导出硬件描述文件，由于没有使用PL资源，所以不生成bitstream文件

2 编译

为了不破坏主机环境，同时方便保存编译环境，所有编译在容器进行

2.1 制作编译容器

创建容器，将主机**/root/workspaces/挂载到容器/root/workspaces**目录，方便文件传输、保证删容不删库

docker run -it --name=zynq -v /root/workspaces/:/root/workspaces ubuntu /bin/bash
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换源

deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal main restricted universe multiverse

deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal-security main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal-security main restricted universe multiverse

deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal-updates main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal-updates main restricted universe multiverse

deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal-proposed main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal-proposed main restricted universe multiverse

deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal-backports main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal-backports main restricted universe multiverse
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2.2 编译uboot

下载uboot，检出xilinx-v2019.2版本

git clone https://github.com/Xilinx/u-boot-xlnx.git
git checkout xilinx-v2019.2
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安装依赖

apt install make
apt install gcc
apt install bison
apt install flex
apt install ncurses-dev
apt install gcc-arm-linux-gnueabihf
apt install libssl-dev
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使能CONFIG_OF_EMBED，使DTB集成到uboot中

执行编译脚本

#!/bin/bash
#make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- distclean
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- zynq_zc702_defconfig
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- menuconfig
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- all -j8
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得到uboot文件，将其改名为uboot.elf

注意！制作UBOOT.BIN时，一定要将u-boot文件重命名为 u-boot.elf，以便vitis将其识别为可执行文件，否则它可能会被视为数据文件，造成偏移不对

编译工具，mkimage工具在制作uImage时会用到

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- tools
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2.3 编译linux

获取xilinx提供的linux源码

git clone https://github.com/Xilinx/linux-xlnx.git
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创建build.sh文件，执行编译

#!/bin/bash
#make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- distclean
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- xilinx_zynq_defconfig 
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- menuconfig
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- UIMAGE_LOADADDR=0x8000 uImage -j8
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启动命令

bootcmd=sf probe;sf read 0x4100000 0x100000 0x500000;sf read 0x4600000 0x600000 0x100000;bootm 0x4100000 - 0x4600000;
bootargs=root=/dev/mmcblk0p1 rootwait rw console=ttyPS0,115200
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启动失败，错误为没mmcblk0p2设备；换pynq镜像启动，使用fdt命令查看pynq镜像的设备树，将sdhci0节点改为和pynq一致

&sdhci0 {
        status = "okay";
        xlnx,has-cd = <0x00000000>;
        xlnx,has-power = <0x00000000>;
        xlnx,has-wp = <0x00000000>;
};
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修改后，启动成功^-

2.4 构建（armhf平台）debian根文件系统

2.4.1 安装工具

debootstrap用于构建根文件系统，qemu-user-static用于arm仿真

apt install qemu-user-static
apt install debootstrap
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创建目录，用于构建

mkdir rootfs
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2.4.2 debootstrap第一阶段（下载）

debootstrap --foreign --verbose --arch=armhf  buster rootfs http://ftp2.cn.debian.org/debian
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• –-foreign:仅做初始化的解包。当目标架构和宿主机架构不一致时需要指定此选项。需要指定–second-stage。
• –verbose:输出更多下载过程的信息
• –arch:目标系统架构

发行版信息

• 下一代 Debian 正式发行版的代号为 bullseye — 测试中，发布时间尚未确定
• Debian 10（buster） — 当前的稳定（stable）版
• Debian 9（stretch） — 旧的稳定（oldstable）版，现有长期支持
• Debian 8（jessie） — 更旧的稳定（oldoldstable）版，现有扩展长期支持
• Debian 7（wheezy） — 被淘汰的稳定版
• Debian 6.0（squeeze） — 被淘汰的稳定版
• Debian GNU/Linux 5.0（lenny） — 被淘汰的稳定版
• Debian GNU/Linux 4.0（etch） — 被淘汰的稳定版
• Debian GNU/Linux 3.1（sarge） — 被淘汰的稳定版
• Debian GNU/Linux 3.0（woody） — 被淘汰的稳定版
• Debian GNU/Linux 2.2（potato） — 被淘汰的稳定版
• Debian GNU/Linux 2.1（slink） — 被淘汰的稳定版
• Debian GNU/Linux 2.0（hamm） — 被淘汰的稳定版

2.4.4 配置rootfs

挂载系统相关目录到rootfs，相当于给文件系统提供kernel

sudo mount --bind /dev rootfs/dev/
sudo mount --bind /sys rootfs/sys/
sudo mount --bind /proc rootfs/proc/
sudo cp /usr/bin/qemu-arm-static rootfs/usr/bin/
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2.4.5 debootstrap第二阶段（解包）

sudo chroot rootfs
/debootstrap/debootstrap --second-stage --verbose
exit
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LC_ALL=C：去除所有本地化的设置，”C”是系统默认的locale，”POSIX”是”C”的别名

2.4.6 模拟运行及配置

切换根目录到rootfs，模拟arm上运行debian

sudo chroot rootfs
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添加用户设置密码

adduser sammy
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修改主机名

vim etc/hostname
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安装软件

apt install vim net-tools
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使用文件做swap分区

touch /var/swap
dd if=/dev/zero of=/var/swap bs=1M count=1024
mkswap /var/swap
swapon /var/swap
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在文件/etc/fstab中添加

/var/swap swap swap defaults 0 0
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卸载

sudo umount rootfs/sys/
sudo umount rootfs/proc/
sudo umount rootfs/dev/
sudo rm -rf rootfs/usr/bin/qemu-arm-static
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根文件系统就制作完毕，放到SD卡分区，设置bootargs，root指定此分区

3 烧录

3.1 QSPI烧录UBOOT.bin

3.1.1 创建烧录工程

打开vitis，创建fsbl-for-download（app工程）；选择之前步骤生成的XSA文件，一同创建platform工程

注意，platform工程bsp要包含xilffs库

3.1.2 制作UBOOT.bin

打开vitis，创建boot镜像

添加fsbl和uboot，顺序如下；由于没使用fpga，所以没添加bit文件；得到BOOT.bin文件

bif（启动信息文件）文件如下：

//arch = zynq; split = false; format = BIN
the_ROM_image:
{
    [bootloader]C:\Users\31082\Desktop\zynq\zynq_petaLinux_wrapper\zynq_fsbl\fsbl.elf
    C:\Users\31082\Desktop\zynq\img\u-boot.elf
    [offset = 0x100000]C:\Users\31082\Desktop\zynq\img\uImage
    [offset = 0x600000]C:\Users\31082\Desktop\zynq\img\zynq-zc702.dtb
}
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注意！这里的offset和启动命令的加载地址对应

3.1.3 烧录UBOOT.bin

烧录时，将拨码开关调为JTAG模式

插上含文件系统的SD卡，将拨码开关调为QSPI启动模式，启动成功

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