【Xilinx-Petalinux学习】-02-建立PetaLinux工程

前面我已经把PetaLinux成功安装到了Ubuntu虚拟机当中了，接下来就要实际操作，将PetaLinux移植到我们自己的硬件平台当中去。

 

step1：硬件描述文件

有两种PetaLinux工程建立的方法，一种是下载官方开发板的BSP包并安装，一种就是针对自己的硬件平台去剪裁Linux功能以适应自己的需求。

第一种，比较简单，官方提供了完整的demo和已经预编译好的各种文件。

比如说我们从网上下载了Avnet-Digilent-ZedBoard-v2015.4-final.bsp，我们直接执行下面的命令就可以安装这个BSP包了。安装完成后，PetaLinux工程就安装在了Avnet-Digilent-ZedBoard-v2015.4-final文件夹下面。可以选择自己重新编译，或者直接使用预编译好的文件直接拷贝到SD卡中，马上就能够在ZedBoard上运行PetaLinux了。

petalinux-create -t project -s ./Avnet-Digilent-ZedBoard-v2015.4-final.bsp

 

第二种，根据我们自行设计的硬件平台去创建PetaLinux工程。这就稍微复杂一些了，需要进行各种配置，我也是尝试了各种配置方法，最终获得了一个基本上满足我需求的结果。

选用的芯片是ZYNQ系列的芯片，我们将会在内部的ARM硬核上去跑Linux。

首先，为了让PetaLinux正常的运行，需要分配一些硬件外设资源给PetaLinux，文档ug1144中也说明了PetaLinux中对Zynq-7000系列FPGA硬件资源的需求。若用到了MicroBlaze或者Zynq Ultrascal+ MPSoC的话，自己查看文档说明吧。

1.TTC模块（必须） #如果多个TTC都使用了的话，Linux内核将会使用第一个TTC模块。
2.外部32MB存储空间（必须）
3.UART模块（可选，控制台打印信息用） #如果用UART IP模块的话，如AXI UART，需要确保中断信号有连接到PS
4.非易失存储器（可选） #如QSPI Flash，SD/MMC
5.以太网接口（可选） #若果用Ethernet IP模块或外部PHY的话，需要确保中断信号连接道PS

知道这些后，我们在Vivado中设计硬件平台时需要预留好上述模块就可以了。Vivado设计，综合，实现后，我们在Vivado中使用“Export Hardware”输出PetaLinux需要的硬件描述文件。

输出的文件都在“/<vivado project>/<project name>.sdk/<top module name>_hw_platform_0”文件夹下。

如果我们使用的是Windows版本的Vivado，我们就需要把“***_hw_platform_0”这个文件夹拖到Linux虚拟机当中去。如果使用Linux版本的Vivado，之后直接定位到这个文件夹就可以了。

 

step2：创建PetaLinux工程

接下来就能够根据这些硬件描述文件，来创建基于我们自己的硬件平台的PetaLinux工程了。

首先，创建一个PetaLinux工程目录。执行命令：

#创建工程，针对Zynq芯片，工程名称ifc_petalinux
petalinux-create --type project --template zynq --name ifc_petalinux

创建成功后，在ifc_petalinux目录下将包含2个文件夹和一个文件，如下所示。

接着，我们来引用刚才输出的硬件描述文件。执行命令：

petalinux-config --get-hw-description=/home/xilinx-arm/PetaLinux/ifc_v1_0/ifc_hw_description/IFC_TOP_wrapper_hw_platform_0

因为是空工程，我们会进入一个配置界面。在里面我们可以配置一些系统参数，主要的配置包括：启动方式，启动存储器分区表，启动文件名称等等。

这里我们仅需要修改两个启动方式选项即可。boot和kernel的存储位置，都选到QSPI Flash即可。配置如下：

#Subsystem AUTO Hardware Settings --->
#	Advanced bootable images storage Settings --->
#		boot image settings --->
#			image storage media ---> choose primary flash
#		kernel image settings --->
#			image storage media ---> choose primary flash

这里要说明一下，因为我自己的板子上包含了QSPI Flash、eMMC、USB，而没有SD卡、以太网。

所以非常尴尬，不能通过简单的SD卡复制文件去进行系统boot，必须通过JTAG下载BOOT.bin和image.ub文件。非常非常的e'xin！！下载两个文件就要下载好久，这也导致我每次尝试都花费大量时间在下载Flash上。

所以在这里，建议大家一定要在设计板子的时候尽量留好SD卡的位置，或者就算留上几个测试点飞线出来也好，对开发来说肯定会提供很多方便。

回到正题，配置完成后，按ESC并选择YES保存配置。系统就自动进行配置了，配置成功的打印信息如下：

为了方便我们之后复制和修改文件，执行命令：

chmod -R 777 ../ifc_petalinux/

 

step3：内核配置

因为硬件平台没有SD卡和网口，尴尬的我很难复制文件。想了个办法，就是通过U盘去复制文件，所以我需要把USB配置一下，让系统能够识别出U盘，并进行读写操作。而且以后可能用到USB摄像头，就顺便把这个功能也打开吧。参考网址：http://www.wiki.xilinx.com/Zynq+Linux+USB+Device+Driver

配置kernel，执行命令：

petalinux-config -c kernel

打开了kernel的配置界面，

USB的配置如下：

#Device Drivers --->
#    USB support --->
#        <*> Support for Host-side USB
#        <*> OTG support
#        <*> EHCI HCD (USB 2.0) support
#        <*> USB Mass Storage support
#        <*> ChipIdea Highspeed Dual Role Controller
#        <*> ChipIdea host controller
#        <*> ChipIdea device controller
#            USB Physical Layer drivers --->
#            <*> NOP USB Transceiver Driver  ####!!!在2015.4中不用打开这个
#        <*> USB Gadget Support
#              <M> USB Gadget Drivers
#              <M> USB functions configurable through configfs
#              [*] Mass storage

上面都是按照OTG功能来配置的，但我暂时没有OTG的转接线，没法调试不敢确认是否能用，所以我们最后在设备树中只开启host功能。

其实除了“NOP USB Transceiver Driver”是默认没有打开，剩下都是默认打开的，我最终根据自己的配置并没有打开这个选项！！！

USB摄像头配置如下：

#Device Drivers --->
#    Multimedia Support --->
#        Media USB Adapter --->
#            <*>USB Video Class (UVC) (also UVC Input Event Support) #打开
#    USB Support --->
#        < >USB 2.0 OTG FSM Implementation #关闭

配置完成后，ESC并保存。

 

step4：设备树配置

我设计的板子是参考ZYBO开发板的，usb phy上有一个reset引脚连接到了PS的MIO46管脚上。

需要在设备树中告诉系统。

设备树文件都在目录 ./subsystems/linux/configs/device-tree 底下

首先修改pcw.dtsi文件：（在最下面的问题二中，解决了usb reset的问题。按照解决方法配置好后，就不用修改pcw.dtsi文件了，它能够自动生成！）

gedit subsystems/linux/configs/device-tree/pcw.dtsi
#在&usb0上增加一行usb-reset = <&gpio0 46 0>;
#最后如下：
&usb0 {
	dr_mode = "host";
	phy_type = "ulpi";
	status = "okay";
	usb-reset = <&gpio0 46 0>;
};

接着修改system-top.dts文件：

gedit subsystems/linux/configs/device-tree/system-top.dts
#可以看到里面基本是空的
#在里面增加以下内容
&qspi {
	flash0: flash@0 {
		compatible = "micron,n25q128a11";
	};
};
/{
	usb_phy0: usb_phy@0 {
		compatible="ulpi-phy";  ###假如前面的kernel配置中打开了“NOP USB Transceiver Driver”,需要配置为compatible="usb-nop-xceiv";
		#phy-cells = <0>;
		reg = <0xe0002000 0x1000>;
		view-port=<0x170>;
		reset-gpios = <&gpio0 46 1>;
		drv-vbus;
	};
};
&usb0 {
	status = "okay";
	dr_mode = "host";
	usb-phy = <&usb_phy0>;
};

其中QSPI Flash我用到型号是N25Q128A11EF740E，所以要在这个设备树中说明。而USB配置为host模式，并打开VBUS电源。

 

step5：编译和下载程序

终于，配置完成了，接下来就可以愉快的编译了，执行命令：

petalinux-build

编译成功log：

最终在./images/linux文件夹下，就能够找到我们需要的各种文件了。

我们需要的四个文件是：

zynq_fsbl.elf           #FSBL可执行文件
IFC_TOP_wrapper.bit     #FPGA配置bit文件
u-boot.elf              #SSBL可执行文件
image.ub                #linux镜像文件

由于我没有在Linux虚拟机中安装Vivado，所以我没有办法使用“petalinux-package”命令。

因此我将这四个文件拖到Windows中进行处理，

在Windows中打开Xilinx SDK，选择 Xilinx Tools->Create Boot Image，可以参考一下官方手册，

分别按顺序加入 zynq_fsbl.elf--->IFC_TOP_wrapper.bit--->u-boot.elf 三个文件。点击 Create Image 按钮，生成BOOT.bin文件。

 

因为我的系统中没有SD卡，而且一开始就配置为了QSPI FLASH启动的方式，在Xilinx SDK中选择 Xilinx Tools->Program Flash。

Image File选择刚才生成的BOOT.bin文件，Flash Type选择qspi_single，Offset填写0，点击Program按钮。烧录完成后，我们的FSBL,bit,SSBL就成功下载到QSPI Flash中去了，我们就已经可以实现u-boot的启动了，但是还不能引导kernel。

接下来烧录image.ub文件，因为Image File只能选择.bin或者.mcs文件，所以需要把image.ub重新命名为image.ub.bin，好像有点粗暴。。。

然后Offset需要填写偏移地址，这个地址可以通过petalinux-config配置，或者可以通过system-config.dtsi文件查看。内容如下：

&qspi {
	#address-cells = <1>;
	#size-cells = <0>;
	flash0: flash@0 {
		compatible = "micron,n25q128";
		reg = <0x0>;
		#address-cells = <1>;
		#size-cells = <1>;
		spi-max-frequency = <50000000>;
		partition@0x00000000 {
			label = "boot";
			reg = <0x00000000 0x00500000>;
		};
		partition@0x00500000 {
			label = "bootenv";
			reg = <0x00500000 0x00020000>;
		};
		partition@0x00520000 {
			label = "kernel";
			reg = <0x00520000 0x00a80000>;
		};
		partition@0x00fa0000 {
			label = "spare";
			reg = <0x00fa0000 0x00000000>;
		};
	};
};

可以看到kernel的偏移地址是0x00520000，所以Offset就填写这个数值。点击Program烧录。

最终，我们通过跳线方式将板子的启动方式配置为QSPI Flash，上电，启动~~~~

我们的PetaLinux就成功运行了~~~~哈哈哈哈

 

运行后插入了USB Hub和U盘，成功挂载！之后传输文件或者更新BOOT.bin和image.ub就可以用U盘复制了，JTAG下载flash的方式实在是太慢了！

Log打印没有截图，有空了copy一下。先留个位置。

log信息

 

需要做PetaLinux版本控制时，需要备份如下几个文件夹内的所有文件：

• "<plnx-proj-root>/.petalinux"
• "<plnx-proj-root>/build/"
• "<plnx-proj-root>/images/"

 

需要注意的问题：

1.假如在FPGA中用到了VDMA模块，在编译时会提示有错误出现。

原因是VDMA的中断编号有错误，我的处理方法是在pl.dtsi设备树文件中，把每个VDMA模块里的MM2S,S2MM通道的interrupt=-1那两行直接删除，这样就能够成功编译了。但是有什么影响我就不知道了。以后再研究吧。

2.在petalinux-config配置完成后，提示类似No USB reset found, No ethernet reset found类似的警告。

一直以为是设备树的问题，最后发现原来是在Vivado中Zynq系统配置时，没有设置Reset对应的MIO管脚。配置好后就不需要修改pcw.dtsi文件了。如下图，配置了USB的Reset为MIO46。

配置这个后，当调用 petalinux-config --get-hw-description=/*** 命令时，就会自动在pcw.dtsi文件中生成“usb-reset = <&gpio0 46 0>;”这段描述了。

3.USB HOST模式，USB PHY的CPEN不使能电源，导致不能向外供电。

由于我使用的是2015.4的PetaLinux，这个bug已经被修复了。在之前的版本会出现这个现象，大致原因就是就算配置设备树成host模式，系统仍然按otg方式配置了USB。

问题描述的网址：

https://forums.xilinx.com/t5/Embedded-Linux/Petalinux-2015-2-1-usb-not-working/td-p/654349

http://zedboard.org/content/using-petalinux-configure-zedboard%EF%BC%8C-usb-otg-can-not-work解决方法就是在petalinux中安装一个app，每次启动时候运行脚本强制打开USB。也可以手动打开，针对usb0，执行命令：devmem 0xe0002170 32 0x600a0067

补丁网址：https://forums.xilinx.com/xlnx/attachments/xlnx/ELINUX/14090/1/force_usb_power.tar.gz

app的安装方法参考ug1144，执行的命令大致包括：

mkdir ./components/apps/force_usb_power
#复制force_usb_power.sh, Kconfig, Makefile, README四个文件到文件夹下
petalinux-config -c rootfs
#进入Applications ---> 使能force_usb_power应用
petalinux-build -c /rootfs/force_usb_power
petalinux-build -c /rootfs/force_usb_power
petalinux-build -x package
#得到了打了补丁的image.ub文件