ZYNQ的Linux Linaro系統鏡像製做SD卡啓動

時間 2019-11-10

標籤 zynq linux linaro 系統鏡像製做啓動欄目 Linux 简体版

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ZYNQ的Linux Linaro系統鏡像製做SD卡啓動

0. 概述

ZYNQ生成uboot的時候和正常的ARM設備不太同樣，ZYNQ屬於二次輔助啓動uboot而後由uboot啓動內核，大概意思就是 ZYNQ內部有一個機制，該機制不可修改，能夠經過撥碼開關控制啓動方式，好比從SD卡啓動仍是從QSPI啓動，SD卡中要包含uboot的鏡像信息。最大的不一樣就是，uboot編譯完還不能夠直接使用，還須要使用Vivado設計PL，再用SDK將uboot和設計PL的文件進行合成，最終合成後的文件拷貝到SD卡，由其啓動。html

我不會FPGA，本文也只概述在Linux端，SD卡如何作，如何製做一個全新的Linux系統。linux

映像文件BOOT.BIN通常包括：FSBL，Bitstream和SSBL這三個文件，其中Bitstream是配置PL端程序，是可選項，在咱們製做Linaro系統的時候並不須要。FSBL是first stage boot loader，文件的製做須要使用Vivado環境；SSBL是Second Stage Boot Loader，這裏使用的是Xilinx公司提供的u-boot。ios

來自參考文獻1git

1. 環境和材料

1.1 開發環境

軟件環境：Vivado 2017.02 Linux版本github
系統環境：Ubuntu 16.04 amd64shell
交叉編譯器： gcc-linaro-7.3-2018.05.tar.xzubuntu

個人交叉編譯環境放在/opt/toolschain/linaro/bin/arm-linux-gnueabihf-下，我編譯的時候喜歡指定絕對編譯器路徑學習

1.2 準備材料

ARM端的linux內核源碼：https://github.com/Xilinx/linux-xlnx
ARM端的uboot源代碼：https://github.com/Xilinx/u-boot-xlnx
ARM端的Linaro文件系統：https://releases.linaro.org/archive/12.07/ubuntu/precise-images/ubuntu-desktop/linaro-precise-ubuntu-desktop-20120723-305.tar.gz (我用的是ubuntu 12.07)

2. 製做uboot

2.1 編譯uboot

獲取xilinx的uboot源碼：git clone https://github.com/Xilinx/u-boot-xlnx.gitui
清除編譯：make CROSS_COMPILE=/opt/toolschain/linaro/bin/arm-linux-gnueabihf- ARCH=arm clean.net
配置板級信息：make CROSS_COMPILE=/opt/toolschain/linaro/bin/arm-linux-gnueabihf- ARCH=arm zynq_zc702_defconfig 板級信息在如圖所示位置，個人是zc701的板子，可是沒有，我就選擇一個和這個最相近的。
menuconfig寫入配置信息：make CROSS_COMPILE=/opt/toolschain/linaro/bin/arm-linux-gnueabihf- ARCH=arm menuconfig
編譯uboot：make CROSS_COMPILE=/opt/toolschain/linaro/bin/arm-linux-gnueabihf- ARCH=arm -j8
編譯成功後生產的是uboot，因此須要重命名uboot： mv uboot uboot.elf

拿到uboot.elf後，留存備用，再合成最終的boot程序須要這個uboot.elf文件。

2.2 FSBL、bit文件的製做

大致流程就是：用Vivado這個軟件新建工程，而後添加ip設計，配置時鐘、配置一些Linux須要的基本外設（SD卡卡、串口、以太網等），使用wrap HDL功能生成頂層設計.v文件，而後編譯.v文件生成.bit文件，再生成硬件描述文件，launch SDK軟件，會自動生成一個工程，編譯後拿到fsbl文件。

具體過程不少博友都已經寫的很清楚了，我這裏貼出一個講的比較好的，能夠按照這個方法作：在將來的多核通訊機制裏面，PS和PL的通訊，則PL文件就是這樣設計好以後而後咱們從新合成uboot文件。

https://blog.csdn.net/long_fly/article/details/78643258

咱們經過這樣的方式拿到vivado編譯生成的bit文件，而且在SDK裏面創建了工程，生成了一個硬件平臺，接下來咱們獲取fsbl這個文件。fsbl文件須要在SDK裏面創建一個FSBL工程，而且基於剛纔咱們生成的硬件平臺。

創建完以後直接編譯，就能夠拿到fsbl文件。

到目前位置，拿到了：

vivado編譯生成的：bit文件
sdk生成的：fsbl文件
剛剛編譯uboot生成的：uboot.elf文件

能夠開始合成BOOT.bin文件了

2.3 合成BOOT.bin

這個操做仍是在sdk軟件裏面進行。

使用create boot image功能：

到此完成BOOT.bin的合成。

2.4 文件權限（僅限Linux開發用戶）

還有一個很是重要的事情，我試了不少次，zynq平臺就是不啓動，uboot也不輸出任何的信息。這個小小的問題卡了我好久，不過在今天早上洗漱的時候，忽然想到，Xilinx Vivado和SDK都是在root狀況下啓動，生成BOOT.bin也是可能有權限問題。因此....

我拿到板子，而後在SD卡里面，給定sudo chmod 777 BOOT.bin而後彈出SD卡，把SD放在ZYNQ上，竟然成功啓動了。若是你是在Linux系統下，不要忘記給定BOOT.bin權限。

3 Linux內核製做

3.1 Linux內核編譯出uImage文件

獲取Linux內核：git clone https://github.com/Xilinx/linux-xlnx.git
切換到Linux內核源碼目錄，開始清理內核：make CROSS_COMPILE=/opt/toolschain/linaro/bin/arm-linux-gnueabihf- ARCH=arm clean
配置板級信息：make CROSS_COMPILE=/opt/toolschain/linaro/bin/arm-linux-gnueabihf- ARCH=arm xilinx_zynq_defconfig
使用menuconfig寫入.config文件：make CROSS_COMPILE=/opt/toolschain/linaro/bin/arm-linux-gnueabihf- ARCH=arm menuconfig 進來以後退出就行。
編譯內核：make CROSS_COMPILE=/opt/toolschain/linaro/bin/arm-linux-gnueabihf- ARCH=arm -j8
製做uImage文件：make CROSS_COMPILE=/opt/toolschain/linaro/bin/arm-linux-gnueabihf- ARCH=arm uImage LOADADDR=0x00008000
編譯完成後，在linux-xlnx/arch/arm/boot的uImage文件留着備用。

3.2 製做設備樹文件

在linux-xlnx/arch/arm/boot/dts目錄內新建zynq-7010.dts文件，文件內容：

/dts-v1/;
/include/ "zynq-7000.dtsi"

/ {
    model = "HLF";
    compatible = "ALINX,zynq", "xlnx,zynq-7000";

    aliases {
        ethernet0 = &gem0;
        serial0 = &uart1;
        spi0 = &qspi;
        mmc0 = &sdhci0;
    };

    memory@0 {
        device_type = "memory";
        reg = <0x0 0x20000000>;
    };

    chosen {
        bootargs = "";
        stdout-path = "serial0:115200n8";
    };

    usb_phy0: phy0 {
        compatible = "usb-nop-xceiv";
        #phy-cells = <0>;
        reset-gpios = <&gpio0 46 1>;
    };
};

&clkc {
    ps-clk-frequency = <50000000>;
};

&gem0 {
    status = "okay";
    phy-mode = "rgmii-id";
    phy-handle = <&ethernet_phy>;

    ethernet_phy: ethernet-phy@0 {
        reg = <0>;
    };
};

&qspi {
    u-boot,dm-pre-reloc;
    status = "okay";
};

切換到內核的主目錄裏面：./scripts/dtc/dtc -I dts -O dtb -o ./arch/arm/boot/devicetree.dtb ./arch/arm/boot/dts/zynq-7010.dts

而後在linux-xlnx/arch/arm/boot/目錄下便可發現devicetree.dtb文件，一樣留着備用。

3.3 啓動配置文件製做uEnv.txt

隨便找個位置新建一個uEnv.txt 文件，文件內寫入boot的配置信息：

uenvcmd=run linaro_sdboot

linaro_sdboot=echo Copying Linux from SD to RAM... && \
fatload mmc 0 0x3000000 ${kernel_image} && \
fatload mmc 0 0x2A00000 ${devicetree_image} && \
if fatload mmc 0 0x2000000 ${ramdisk_image}; \
then bootm 0x3000000 0x2000000 0x2A00000; \
else bootm 0x3000000 - 0x2A00000; fi

bootargs=console=ttyPS0,115200 root=/dev/mmcblk0p2 rw earlyprintk rootfstype=ext4 rootwait

保存，留着備用。

4 SD卡製做

準備一張空白的超過8G的SD卡，讀卡器讀取該卡，咱們使用Linux系統進行格式化，Windows用戶能夠經過diskgen等格式化分區的軟件製做也好。

查看SD卡格式化分區：sudo fdisk -l 假如查看到的SD卡是/dev/sde分區，（不要格式化錯了，在我年輕的時候我曾經把整個硬盤都格式化了，很危險的操做，看清楚是/dev/sd* 後面是c 仍是d仍是e仍是f）。
進入分區管理：sudo fdisk /dev/sde
如下步驟按照這個OMAPL138製做SD卡啓動盤及重裝Linux系統，個人這個博客來。注意不一樣的是，咱們創建啓動分區的大小是100M便可，建立boot的分區的類型也爲Linux。
而後格式化boot分區：sudo mkfs.vfat -F 32 -n "boot" /dev/sde1
格式化rootfs分區：sudo mkfs.ext4 -L "rootfs" /dev/sde2

到此咱們完成了SD卡製做。

5 燒寫SD啓動卡

sd卡的boot分區：使用命令將 BOOT.bin / devicetree.dtb / uImage / uEnv.txt 四個文件拷貝到boot分區。
解壓Linaro的文件系統：在第一章寫的 ARM端的Linaro文件系統：linaro-precise-ubuntu-desktop-20120723-305.tar.gz 解壓到SD卡的root分區

sudo tar --strip-components=3 -C /media/delvis/rootfs -xzpf linaro-precise-ubuntu-desktop-20120723-305.tar.gz binary/boot/filesystem.dir
最好找一個帶知識燈的讀卡器，解壓命令執行完了，不表明SD卡寫入完畢，若是有指示燈，指示燈不閃爍以後彈出SD卡。

到此，一個完整的Linaro系統就寫入了SD卡，將FPGA板子的boot撥碼開關撥到SD卡啓動位置，就能夠看到Linaro系統啓動了。