zedboard运行linaro系统

内容简介：zedboard运行linaro系统

1. Introduction

FPGA入门教程。

本文只讲如果在zedboard上运行linaro，不深讲原理，只讲操作。

2. 环境

2.1 硬件环境

zedboard

using the Xilinx Zynq®-7000 All Programmable SoC.

AES-Z7EV-7Z020-G

REV-D版本（！！始终没有弄好图形界面！！）

2.2 软件环境

Vivado 2016.4

Xilinx SDK 2016.4

Debian 9 x86_64

交叉编译器用vivado自带的arm-xilinx-linux-gnueabi-

3. 系统启动流程

(图片来自官方手册 Zynq-7000 All Programmable SoC: Embedded Design Tutorial – A Hands-On Guide to Effective Embedded System Design (UG1165) )

电源打开后，CPU0会执行已经写死在板子上BootROM中的程序，程序会根据 JP7-JP11 的设定状态来更新状态寄存器。

如上的状态表示从SD卡启动。还有NOR Flash、JTAG 等方式。

1. 如果是SD卡模式启动，那么它会读取sd卡的第一分区，寻找 boot.bin （不分大小写）文件。该文件包含了FSBL( First Stage Boot Loader)程序，它接管CPU。CPU0会将该程序复制到内部256KB的片上内存中，并执行FSBL，进入下一个阶段。
2. FSBL初始化DDR内存，GPIO等，接下来载入放在 boot.bin 中的位元流（bitstream），用它来对可编程逻辑区块（Programmable Logic, PL）进行设定，板子的蓝灯将亮起来（如果在制作 boot.bin 文件时没有添加bitstream，那么蓝灯不会亮，PL也没有设定，只是在跑arm）。
3. CPU将交给 boot.bin 中的下一部分接管，可以是用户自己的程序（Note.1），或者是SSBL（Second Stage Boot Loader）。
4. 如果SSBL是uboot，它可以做一些准备工作之后启动 linux 内核（或者用户程序），可以再继续引导启动sd卡第二个分区的系统，比如linaro-ubuntu。

几种开发模式：

本文介绍的构建系统，属于上述表格中的最后一种。

我们需要的东西有：Boot.bin，devicetree.dtb， uboot，rootfs。

4. 准备SD卡

分成两个主分区

• FAT32格式，>= 50MB
• ext4格式，>= 你要安装的linux系统的大小

5. 生成BOOT.BIN

boot.bin文件包括：

5.1 FSBL制作

打开vivado 2016.4 ，新建项目，选择zedboard zynq evaluation and development Kit。（全文没有重点指出的操作和设置，均为default即可）

先新建一个Block Design（左边Project Manager–》IP integrator–》create Block design），在Diagram视图中add IP。输入zynq选择唯一的 zynq7 process system，并点击上方的“Run Block automation”，

双击生成的：

弹出Re-customize IP窗口，上图红色圈中是我们需要取消的引脚。

从Clock Configuration中展开PL Fabric Clocks，取消FCLK_CLK0，确认之后，会发现上图中的FCLK_CLK0消失。

对于其他，以取消TTC为例，从Zynq Block Design中点击TTC，会自动跳转到对应的详细设计部分，取消勾选，再切换回zynq block design，取消掉其他红框里的内容，点击OK完成。

可以右键–》regenerate layout，自动调整下布局，则会变成下图的样子：

回到Block Design的sources视图，在System上右键选择Create HDL Wrapper。完成后点击左边Flow Navigator中的Generate BitStream。等待Vivado完成综合、实现、生成bitstream，右上角有进度，时间比较长。

点击File->Export->ExportHardware，勾选include bitstream，确认后点击File->Launch SDK，系统会自动开启SDK软件

在SDK中点击菜单File->New->Application Project。项目名fsbl（可以更改），OS平台standalone，语言为C，点击Next，Templates选项选择ZynqFSBL。

点击Finish，SDK会自动编译FSBL代码，并在工程Debug下生成fsbl.elf目标文件。Project Explorer –》binaries–》fsbl.elf。

5.2 编译Uboot

官方github地址

建议直接从release里选择版本，此处选择了xilinx-v2016.4。下载，解压出来。

设置环境变量，实际上新版本的vivado已经包含了xilinx-arm toolchain，因此只需要使用vivado目录下的环境变量设置脚本，即可使用 arm-xilinx-* 工具

# 你的vivado地址
source ~/d/fpga/Vivado/2016.4/settings64.sh
export CROSS_COMPILE=arm-xilinx-linux-gnueabi-

修改 include/configs/zynq_common.h 中 sdboot 数据，让我们的u-boot在启动的时候不会试图去加载ramdisk image（这一步可选）：

"sdboot=if mmcinfo; then " \
  "run uenvboot; "\
  "echo Copying Linuxfrom SD to RAM... && " \
  "load mmc 0${kernel_load_address} ${kernel_image} && " \
  "load mmc 0${devicetree_load_address} ${devicetree_image} && " \
  "bootm${kernel_load_address} - ${devicetree_load_address} ; " \

生成zedboard配置文件并编译uboot

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-xilinx-linux-gnueabi-  zynq_zed_config
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-xilinx-linux-gnueabi-

将得到的可执行文件 u-boot 修改为elf格式

mv u-boot u-boot.elf

5.3 生成BOOT.BIN

打开xilinx SDK，菜单Xilinx Tools–》Create Boot Image。

设置BIF文件路径（BIF文件用于指定当前boot.bin制作过程中用到的三个文件的路径，相当于一个项目配置文件），然后在下方的配置里按照 顺序 添加如下文件

1. FSBL文件，默认在 你的项目路径/项目名.sdk/fsbl/Debug/fsbl.elf ，添加后，会自动识别分区格式为 bootloader ，
2. bitstream文件，从vivado，File–》Export–》export bitstream file，保存到你想保存的位置，然后同FSBL文件一样，添加上，会自动识别分区格式为datafile。
3. uboot文件，就是上一步编译出的 u-boot.elf 文件，同样添加上。

点击Create Image创建boot.bin,成功的话会在输出路径生成相应文件。

在sdk 底部的console会有个错误输出 awk: symbol lookup error: awk: undefined symbol: mpfr_z_sub 但是文件正常生成了，而且运行没有问题。不清楚这个错误有什么问题。

6. 编译内核和设备树

6.1 编译内核

从 xilinx 提供的官方linux kernel 的release下载，不要 git clone （或者clone时添加 --depth=1 来限制拉取的commit记录），否则文件夹会很大。

解压出来，配置编译环境、内核参数，并编译内核：

export ARCH=arm
export CROSS_COMPILE=arm-xilinx-linux-gnueabi-
# 安装uboot工具
sudo apt-get install u-boot-tools
make xilinx_zynq_defconfig
make uImage LOADADDR=0x00008000

error: dereferencing pointer to incomplete type ‘RSA {aka struct rsa_st}’
  if (BN_num_bits(key->e) > 64)

sudo apt-get install libssl1.0-dev

6.2 编译devicetree

设备树devicetree, 也称作Open Firmware(OF)或FlattenedDevice Tree(FDT)。本质上是一个字节码格式的数据结构，其中包含信息在内核启动时非常有用。bootloader在跳到内核入口点之前将这一块数据复制到RAM中的已知地址。

修改 arch/arm/boot/dts/zynq-zed.dts 文件：

chosen {
	# 默认bootargs是空的字符串，填充如下数据
	bootargs ="console=ttyPS0,115200 root=/dev/mmcblk0p2 rw earlyprintk rootfstype=ext4 rootwait devtmpfs.mount=0";
	stdout-path = "serial0:115200n8";
};

表示root目录在sd卡的第二个分区。

cd 到 arch/arm/boot/dts/ ，执行：

~/d/fpga/make_boot/linux-xlnx-xilinx-v2016.4/scripts/dtc/dtc –I dts –O dtb -o  ../../../devicetree.dtb ./zynq-zed.dts

dtc是xilinx官方kernel里带的一个工具， -I dts 表示输入格式是dtc， -O dtb 表示输出格式是dtb， -o 表示生成的dtb放哪里，最后是输入文件的位置。注意一定要先cd到dts文件所在目录，因为它引用了当前目录下别的文件。

7. linaro ubuntu

从 linaro发行版官网 下载ubuntu images developer版本或者其他版本，解压出下载的压缩包（网上有些文章用的是老版本的包，系统在 binary/boot/filesystem.dir ），将加压出的内容拷贝到sd卡第二个分区。

cd binary
# 我的自动挂载点是/media/find/root
sudo rsync -a ./* /media/find/root/
# 卸载，一定要等待写入结束
sudo umount /media/find/root
sudo umount /media/find/boot

8. 启动

将sd卡插好，usb 连接到PC，打开zedboard开关，PC上打开命令行，使用minicom连接。

8.1 minicom设置

sudo minicom -s
# 选择serial port setup，并设置 串口设备为 ttyACM0
A -    Serial Device      : /dev/ttyACM0  
# 确认 bps之类如下，波特率选为115200 8N1（数据位8，奇偶校验无，停止位1)，
 E -    Bps/Par/Bits       : 115200 8N1

配置完成后，可通过 sudo minicom 连接设备

8.2 启动root分区的linaro ubuntu 系统

由于之前我们已经修改了bootargs，因此这里可以直接通过 boot 命令启动。

9. REV-D板子无法显示图形界面

尚未解决

Reference

Zedboard上运行Linaro系统（二）:生成BOOT.BIN

coldnew 的zybo-board 有关的文章

zedboard 官方文档

ZedBoard启动教程

REV-C的板子可以直接使用官网的开箱即用程序

zedboard–zynq开发和启动（三）

zynq设备树详解

linux设备树学习

【参赛手记1】REV.C和REV.D版本ZedBoard的微妙差别——使用EMIO的发现

rev.d boot from SD

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持 码农网

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