ZYNQ Linux 移植：包含petalinux移植和手动移植debian9

参考：

https://electronut.in/workflow-for-using-linux-on-xilinx-zynq/

https://blog.csdn.net/m0_37545528/article/details/90177983?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%2522159826227019725222462909%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334.pc%255Fblog.%2522%257D&request_id=159826227019725222462909&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2~blog~first_rank_v2~rank_blog_v1-1-90177983.pc_v2_rank_blog_v1&utm_term=zynq&spm=1018.2118.3001.4187

问题：

1.ZYNQ Linux启动流程：

BOOTROM→FSBL→Uboot→Kernel→RootFS

环境：

虚拟机ubuntu16.04

petalinux2018.3

vivado2018.3

开发板：小熊猫z7020

前言

使用ZYNQ大概率会用到Linux。这里就对linux移植的整个流程做一个记录。

移植有两种方式：

（1）使用petalinux工具链进行移植。虚拟机需要装petalinux，自动化程度相对高。

 （2）手动移植，需安装SDK移植环境或者petalinux的环境，两者貌似是一样的。

实际上，rootfs是可以随便用哪个的。比如，可以混搭手动移植的ubootkernel，而使用petalinux的rootfs。或者使用petalinux的image.ub，而使用debian等三方rootfs。看需要使用。

手动移植可以更熟悉定制方面的内容，当然更为繁琐。

• 建立BSP：

首先我们从建立底层硬件平台开始，其定义了底层的设备树相关内容、PL端功能等。

这里使用了网口0、SD卡、UART1，根据原理图分配管脚即可,网口和SD卡的管脚使用fast，设置好DDR信息。

（1）配置ZYNQ：

（2）正常综合编译生成bit导出BSP到文件夹。

（3）打开SDK查看一下是否导入成功。

• SD卡分区：本次移植u-boot、kernel、rootfs都在SD上。

SD卡分区：https://blog.csdn.net/lulugay/article/details/83240981

分两个区即可，BOOT分区和RootFS分区，前面的分区用于存储u-boot和内核和PL端的bit，后一个分区用于存储根文件系统。

（1）在ubuntu中安装gparted。使用图形化界面简化操作，可直接在命令行中打开。

(2)切换到sd卡，可根据容量确认。

右键删除分区。

新建BOOT分区：最起始保留4MB空间，这里分512M，文件格式fat32,标签设置为BOOT。

剩下的全部分为RootFS分区。

至此，分区完成。

下述会讲述petalinux的移植方式和手动移植的方式。

一、petalinux移植

对于初学者，自然，petalinux是一种更为简便的方式，敲几个命令即可得到控制台的欢喜，而手动移植的坑还蛮多的。

(1)导出前述bsp到虚拟机：

(2)随便哪个位置新建个目录，并把sdk文件夹放入。这里新建个demo_linux文件夹。

（3）source下petalinux的环境（可放在bashrc中自动source，避免手动敲）。路径根据petalinux的安装路径进行选择。

source /home/kingstacker/petalinux2018.3/settings.sh

（4）新建一个petalinux项目：这里新建了个demo1_linux工程，路径下会自动新建demo1_linux文件夹，模板使用zynq，zynq7系列应该都是这个。

petalinux-create -t project -n demo1_linux --template zynq

（5）cd到这个工程下面：

cd demo1_linux/

（6）导入上层的SDK文件夹内容：会自动弹出配置窗口。

petalinux-config --get-hw-description=/home/kingstacker/demo_linux/project_1.sdk

（7）配置使用哪个串口进行打印。这里我使用的是PS端的串口1，波特率115200，跟ZYNQ配置时保持一致即可。

在Subsystem AUTO Hardware Settings选项下的Serial Settings设置。

（8）设置bootargs，用于打印信息的串口指定，指定内核启动位置。注意：我这里使用了自动生成头，不使用自动的没得实验成功。

在DTG Setting选项卡下第三行修改如下：

键入bootargs：我这里使用了PS端的uart1(在设备树中被alias到了serial0)，内核要从SD卡的第二个分区启动，分区格式为ext4。

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

在Image Packaging Configuration中设置根文件系统类型，这里为SD卡。

切换到save保存主项配置，然后按两次ESC退出。

根据需要配置u-bootkernel ootfs内容，这里不配置使用默认，直接运行build即可。

petalinux-config -c u-boot

petalinux-config -c kernel

petalinux-config -c rootfs

（9）编译工程，打把游戏回来再看：

petalinux-build

（10）切换到image目录下的linux目录，执行语句生成BOOT.BIN文件。

petalinux-package --boot --format BIN --fsbl zynq_fsbl.elf --fpga system.bit --u-boot

（11）复制BOOT.BIN和image.ub文件到SD卡的BOOT分区。

我这里BOOT路径如下：

cp BOOT.BIN /media/kingstacker/BOOT/

cp image.ub /media/kingstacker/BOOT/

（12）解压文件系统到SD卡的RootFS分区。

sudo tar xvf rootfs.tar.gz -C /media/kingstacker/RootFS/

至此，完成了所有内容，把SD卡放到板子上，切换板子启动模式为SD卡启动，连接CRT显示串口打印信息。

其他：

QEMU仿真：对于petalinux编译的系统，其提供了仿真工具，在上板之前就可以知道Uboot和Kernel是否可以启动。

（1）在工程目录下执行下述打包命令：

petalinux-package --prebuilt

（2）进行第三阶段仿真：

petalinux-boot --qemu --prebuilt 3

可以看到在等待文件系统，则表示成功。

也可以单独仿真uboot、kernel：

petalinux-boot --qemu --u-boot
petalinux-boot --qemu --kernel

还有一些高级用法这里不表。

二、手动移植linux：

(1)获取u-bootkernel、device tree。

• 下载xilinx的u-boot、kernel：

git clone https://github.com/Xilinx/u-boot-xlnx.git
git clone https://github.com/Xilinx/linux-xlnx.git

git checkout 检出想使用的版本，git tag查看所有可用的版本。

u-boot 2018.3貌似没得zynq_zc702_defconfig这个配置文件，可检出到2018.1拷贝一份。

确保含有device tree文件，没有就要下载并导入到SDK的仓库中：

git clone https://github.com/Xilinx/device-tree-xlnx

(2)设备树编译：

• 工程导入SDK生成设备树：就是新建个设备树工程。

• 设备树信息导入linux中生成dtb文件：

导入bsp信息：

右键命令行中运行：

首先source下SDK的settings.sh环境，source petalinux的sh文件也是一样的：

归集dts文件到一个文件中：

cpp -nostdinc -I include -I arch  -undef -x assembler-with-cpp  system-top.dts system-top.dts.preprocessed

编译设备树，生成dtb：

dtc -I dts -O dtb -i . -o devicetree.dtb system-top.dts.preprocessed

可以看到文件夹下生成了dtb文件:

(3)编译uboot:2018.3没得zc702，所以这里检出了2018.1的版本。

这里可以使用zc702的defconfig文件,其在xil_source/u-boot-xlnx/configs路径下。

CONFIG_ARM=y
CONFIG_SYS_CONFIG_NAME="zynq_zc70x"
CONFIG_ARCH_ZYNQ=y
CONFIG_SYS_TEXT_BASE=0x4000000
CONFIG_SYS_MALLOC_F_LEN=0x800
CONFIG_IDENT_STRING=" Xilinx Zynq ZC702"
CONFIG_SPL_STACK_R_ADDR=0x200000
CONFIG_DEFAULT_DEVICE_TREE="zynq-zc702"
CONFIG_DEBUG_UART=y
CONFIG_DISTRO_DEFAULTS=y
CONFIG_FIT=y
CONFIG_FIT_SIGNATURE=y
CONFIG_FIT_VERBOSE=y
CONFIG_BOOTCOMMAND="run $modeboot || run distro_bootcmd"
# CONFIG_DISPLAY_CPUINFO is not set
CONFIG_SPL=y
CONFIG_SPL_STACK_R=y
CONFIG_SPL_OS_BOOT=y
CONFIG_SYS_PROMPT="Zynq> "
CONFIG_CMD_THOR_DOWNLOAD=y
CONFIG_CMD_EEPROM=y
CONFIG_CMD_MEMTEST=y
CONFIG_CMD_DFU=y
# CONFIG_CMD_FLASH is not set
CONFIG_CMD_FPGA_LOADBP=y
CONFIG_CMD_FPGA_LOADFS=y
CONFIG_CMD_FPGA_LOADMK=y
CONFIG_CMD_FPGA_LOADP=y
CONFIG_CMD_GPIO=y
CONFIG_CMD_I2C=y
CONFIG_CMD_MMC=y
CONFIG_CMD_SF=y
CONFIG_CMD_USB=y
# CONFIG_CMD_SETEXPR is not set
CONFIG_CMD_TFTPPUT=y
CONFIG_CMD_CACHE=y
CONFIG_CMD_EXT4_WRITE=y
CONFIG_OF_EMBED=y
#CONFIG_ENV_IS_IN_SPI_FLASH=y
CONFIG_NET_RANDOM_ETHADDR=y
CONFIG_SPL_DM_SEQ_ALIAS=y
CONFIG_DFU_MMC=y
CONFIG_DFU_RAM=y
CONFIG_FPGA_XILINX=y
CONFIG_DM_GPIO=y
CONFIG_MMC_SDHCI=y
CONFIG_MMC_SDHCI_ZYNQ=y
CONFIG_SPI_FLASH=y
CONFIG_SPI_FLASH_BAR=y
CONFIG_SF_DUAL_FLASH=y
CONFIG_SPI_FLASH_ISSI=y
CONFIG_SPI_FLASH_MACRONIX=y
CONFIG_SPI_FLASH_SPANSION=y
CONFIG_SPI_FLASH_STMICRO=y
CONFIG_SPI_FLASH_WINBOND=y
CONFIG_PHY_MARVELL=y
CONFIG_PHY_REALTEK=y
CONFIG_PHY_XILINX=y
CONFIG_ZYNQ_GEM=y
CONFIG_DEBUG_UART_ZYNQ=y
CONFIG_DEBUG_UART_BASE=0xe0001000
CONFIG_DEBUG_UART_CLOCK=50000000
CONFIG_ZYNQ_SERIAL=y
CONFIG_ZYNQ_QSPI=y
CONFIG_USB=y
CONFIG_USB_EHCI_HCD=y
CONFIG_USB_ULPI_VIEWPORT=y
CONFIG_USB_ULPI=y
CONFIG_USB_STORAGE=y
CONFIG_USB_GADGET=y
CONFIG_USB_GADGET_MANUFACTURER="Xilinx"
CONFIG_USB_GADGET_VENDOR_NUM=0x03fd
CONFIG_USB_GADGET_PRODUCT_NUM=0x0300
CONFIG_CI_UDC=y
CONFIG_USB_GADGET_DOWNLOAD=y

因为没有用到flash则并修改下述：关掉 不然启动时候会卡死在SPI flash初始化部分

清除中间编译：

make distclean

使用配置文件：

make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- zynq_zc702_defconfig

通过下述指令可在界面中uboot进行进一步修改配置：改defconfig文件也可以

make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- menuconfig

工具编译：

make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- tools

编译u-boot：

make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-

最后把编译生成的u-boot后缀改成.elf。

（4）生成FSBL文件并合成BOOT.BIN:

• 在SDK中先生新建fsbl工程成FSBL，在src的h文件中添加debug属性，可以在控制台中打印FSBL阶段的启动信息：

#define FSBL_DEBUG_INFO

SDK中合成BOOT.BIN文件：uboot.elf、fsbl.elf、bit。

复制BOOT.BIN到SD卡的BOOT分区。上电确认BOOT.BIN是否可以正常启动。

（5）内核编译：

切换到linux-xlnx目录。

注意：错误的解决：

解决 "mkimage" command not found - U-Boot images will not be built

sudo apt-get install u-boot-tools

或者#export PATH=${YOUR_UBOOT_DIR}/tools:$PATH  //编译内核如果要生成uImage，则需要用到mkimage工具，该工具在u-boot/tools下有提供

或者直接复制mkimage到/bin目录即可，生成uimage会用到。

清除老的编译文件：

#make distclean

配置：

#make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- xilinx_mz7x_defconfig  

根据需要对内核进行图形化界面的配置：暂时默认就好

#make ARCH=arm menuconfig

编译工具：

#make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- prepare scripts  

编译内核生成uimage：

#make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- UIMAGE_LOADADDR=0x8000 uImage  

（6）定制文件系统：

• 文件系统：

这里文件系统使用debian，也可用别的，无所谓。

安装arm环境和debootstrap：

sudo apt-get install binfmt-support qemu qemu-user-static debootstrap

debian提取：

sudo debootstrap --arch=armhf --foreign stretch rootfs http://cdn.debian.net/debian

拷贝到bin路径:

cp /usr/bin/qemu-arm-static {{刚刚rootfs目录}}/usr/bin

在rootfs文件夹的上层执行：

DEBIAN_FRONTEND=noninteractive DEBCONF_NONINTERACTIVE_SEEN=true LC_ALL=C LANGUAGE=C LANG=C chroot rootfs debootstrap/debootstrap --second-stage

进入rootfs：

chroot rootfs

添加源到list：

echo deb http://ftp.cn.debian.org/debian/ stretch main > /etc/apt/sources.list

更新：

apt-get update

按需安装相关包：

apt-get install vim sudo net-tools

debian9启动后网口默认没有自动挂载，开发者可以指定rc.local(注意给权限777)文件中自动执行脚本，使用脚本配置网口，脚本注意给权限chmod +x xx.sh。

而debian9默认不带rc.local。解决方法：https://www.cnblogs.com/flymeng/p/7901062.html

比如我这里新建/etc/rc.local文件：放入了sh_boot.sh文件。

#!/bin/sh -e
#
#rc.local

#sh in there
/home/sh_boot.sh
#sh end 
exit 0
EOF

给权限：chmod 777 /etc/rc.local

在home路径放入sh文件，即可。(注意别放在普通用户文件夹下，否则无法上电就执行了)配置网口0使用，根据需要修改。

echo "Welcome to use,powerd by kingstacker"
echo "config the eth......."

ifconfig eth0 192.168.0.110 netmask 255.255.255.0 up

echo "config finish."

给权限：chmod 777 /home/sh_boot.sh

命令行执行exit 退出。

• 打包rootfs备份：

文件夹压缩：

切换到rootfs路径，执行：

tar -zcvf debian9_rootfs.tar.gz ./

文件夹解压到SD卡的rootfs：

tar zxvf debian9_rootfs.tar.gz -C /media/kingstacker/RootFS

debian9 rootfs文件坚果云分享：

https://www.jianguoyun.com/p/DdhhnukQ15CBCBjvgrcD 

普通用户登录及密码：kingstacker

su登录密码：123123

（7）复制相关文件到SD卡的BOOT分区，并添加uEnv.txt文件：

• SD卡BOOT分区内容如下：bin文件、设备树、txt、内核镜像。

uEnv.txt:其指定了内核传参。表示uart速率115200,使用ttyPS0。根目录为SD卡的第二个分区。

bootargs=console=ttyPS0,115200 root=/dev/mmcblk0p2 rw earlyprintk rootfstype=ext4 rootwait
load_image=fatload mmc 0 ${kernel_load_address} ${kernel_image} && fatload mmc 0 ${devicetree_load_address} ${devicetree_image}
uenvcmd=echo Copying Linux from SD to RAM... && mmcinfo &&  run load_image && bootm ${kernel_load_address} - ${devicetree_load_address}

而SD卡的RootFS分区存储了根文件系统：

至此，移植结束，插到板子上，享受劳动成果吧。

以上。