Xilinx zynq-7000系列FPGA移植Linux操做系統詳細教程

 

Xilinx zynq-7000系列FPGA移植Linux操做系統詳細教程

一：前言

最近手上壓了一塊米聯客的Miz7035，一塊xilinx zynq-7000系列的開發板，想着正好學習一下linux在ARM9上的移植，網上基本都是ZC70二、zed的教程，這對於買了非標準板的人來講就不太友好，不少文件都不知道是怎麼生成的。本着學習加分享的心態，把這兩天移植linux的過程寫下來，儘量詳細。驅動和系統移植不是個人專長，不少地方我也是知其然不知其因此然，寫得不對的地方歡迎指正。

二：前期準備 

一、一臺安裝好linux系統的主機，我安裝的是centos7.2.

二、一塊zynq-7000系列的FPGA開發板，我手上的是米聯客miz7035，其餘zynq系列同樣通用。

三、vivado開發環境，我安裝的2018.2版本

四、u-boot，device-tree，kernel下載。地址分別是：https://github.com/Xilinx/u-boot-xlnx （u-boot）、https://github.com/Xilinx/linux-xlnx（kernel）、https://github.com/Xilinx/device-tree-xlnx（device-tree）。

五、根文件系統，這裏我裂牆推薦Debian，Debian這個Linux系統，底層很是穩定，內核和內存的佔用都很是小，下載地址：https://pan.baidu.com/s/1eHmjGd-dTtgnITjG2D3CYA

三：操做步驟

1.設置交叉編譯環境

由於最終運行在arm9上，因此uboot、內核，文件系統編譯都須要用arm-linux交叉編譯工具，zynq2000使用的是arm-linux-gnueabihf，交叉編譯工具能夠從網上單獨下載，也可直接使用vivado自帶的交叉編譯工具。使用方法也很簡單

source /opt/Xilinx/SDK/2018.2/settings64.sh

或者

gedit /opt/Xilinx/SDK/2018.2/.settings64-SDK_Core_Tools.sh

將該文件中的內容所有複製到bashrc，更新環境變量，這樣在新的終端中打開，環境變量也不會消失。

 

2.u-boot編譯

進入u-boot文件夾，

make distclean  //清除配置文件和編譯中間結果
make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- zynq_mz7x_defconfig //從新配置，生成makefile，具體板子不同，在U-Boot/configs文件夾下
make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- tools  //編譯開發所須要的工具
make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-  //編譯，完成後生成一個elf文件u-boot，uboot.bin,u-boot.srec等文件

最後把編譯生成的u-boot後綴改爲.elf,連同u-boot.img和spl/boot.bin,一共三個文件拷貝出來。

 

3.kernel內核編譯

export PATH=${YOUR_UBOOT_DIR}/tools:$PATH  //編譯內核若是要生成uImage，則須要用到mkimage工具，該工具在u-boot/tools下有提供

make distclean //清除配置文件和編譯中間結果
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- xilinx_mz7x_defconfig  //從新配置，生成makefile 
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- prepare scripts  //編譯開發所須要的工具
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- UIMAGE_LOADADDR=0x8000 uImage  //編譯內核，且生成uImage

 最後把{KERNEL_DIR}/arch/arm/boot/zImage，{KERNEL_DIR}/arch/arm/boot/uImage拷貝出來。

    # zImage  - compressed kernel image
    # uImage  - zImage plus U-Boot header
uImage是在zImage以前加上一個長度爲0x40的「頭」，說明這個映像文件的類型、加載位置、生成時間、大小等信息。換句話說，若是直接從uImage的0x40位置開始執行，zImage和uImage沒有任何區別。

 

四、設備樹編譯

 通過內核編譯，在kernel文件夾下script/dtc中有編譯好的設備樹編譯工具

cd kernel/scripts/dtc
./dtc -I dts -O dtb -o devicetree.dtb /FPGA工程目錄/SDK目錄/device_tree_bsp_0/system-top.dts //dts爲sdx工程中生成，編譯後在當前目錄下生成一個名爲devicetree.dtb)。

 

5. 編譯並安裝內核模塊，更新文件系統

本文提供的rootfs是已經編譯好的，若是想要從新編譯或者更新文件系統，能夠下載後解壓，而後執行如下步驟

cd your_downlood_kernel_dir //打開編譯好的內核文件夾
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- modules //編譯內核模塊,
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- modules_install INSTALL_MOD_PATH=../rootfs  // 在上一步打開的終端中，從新安裝內核模塊，安裝路徑爲解壓出來的rootfs路徑
tar -cvzf rootfs.tar.gz rootfs。//將安裝好內核模塊的根文件系統從新壓縮

 

6.生成啓動鏡像文件

製做啓動鏡像須要用到三個文件：fsbl.elf、system.bit和第二步生成的u-boot.elf。

打開SDK工具，生成fsbl的方法網上不少，本身查閱，不贅述了，這裏只介紹如何製做boot image

在fsbl工程目錄上右鍵選擇Create Boot Image

加入u-boot.elf的路徑，而後Create Image，就會在指定的輸出路徑上生成BOOT.bin

 

7.設置UBOOT環境變量

新建一個uEnv.txt，輸入內容：

optargs=console=tty0 consoleblank=0 vt.global_cursor_default=0

這部分不是很懂，有清楚的請留言。

 

8.製做SD卡

找一張SD卡，經過系統自帶的磁盤工具，首先格式化。而後建立兩個分區，一個100M FAT格式，命名爲UBOOT，剩餘的8G ext4格式，命名爲rootfs。如圖所示：

將步驟六、七、四、3生成的BOOT.bin、uEnv.txt、devicetree.dtb、uImage拷貝到UBOOT分區下

將步驟5生成的rootfs.tar.gz解壓到rootfs分區下。

 

四：實驗結果

 

5、結束語

至此，debian在zynq上的移植所有結束，以後，我將分享如何在linux基礎上開發字符驅動，以及如何運行QT程序，並經過一個攝像頭採集的例子做爲具體應用。