基于Zynq传统linux系统搭建

一、概述

根据官方wiki（https://xilinx-wiki.atlassian.net/wiki/spaces/A/pages/18841650/Xilinx+V4L2+CFA+driver），Zynq上跑linux系统总体概述如图所示：

从上图来看，主要分为三部分完成：
1.硬件设计
2.系统软件设计
3.APP设计

二、步骤整理

2.1 完成硬件设计部分，并导入到SDK中

略

2.2 create FSBL

略

2.3 create device tree

首先需要下载官方github上的相关库，在上面提到的wiki中也有提到需要这几个库：

```bash
$ cd /opt/Xilinx/xil-sources
$ git clone https://github.com/Xilinx/u-boot-xlnx.git
$ git clone https://github.com/Xilinx/linux-xlnx.git
$ git clone https://github.com/Xilinx/device-tree-xlnx

注：在linux中完成

然后，打开SDK软件，在其中设置引用库：Window -> Preferences -> Repositories，进行如下设置：

最后，File -> New -> Board support project，选择device tree
确定之后就会产生一个device tree文件。
上图文件说明：dts结尾的为device tree source，dtb为device tree blob，dtsi文件则存储了各个参数信息，详情见：https://xilinx-wiki.atlassian.net/wiki/spaces/A/pages/18842279/Build+Device+Tree+Blob。

上图有一个system_top.dts文件，包含了内存信息，控制台以及引导参数。
最后，就需要产生.dtb文件，其产生需要DTC编译器，所以需要source到SDK的settings64.sh，然后进行下述操作：

$ cd /mnt/shared/video_linux/video_linux.sdk/device_tree_bsp_0
$ cpp -nostdinc -I include -I arch -undef -x assembler-with-cpp system-top.dts system-top.dts.preprocessed(可以省略，因为system.top中已经在SDK软件中生成)
$ dtc -I dts -O dtb -i . -o devicetree.dtb system-top.dts.preprocessed

上述文件的操作就是用DTC编译器，编译dts文件，以产生dtb文件，这个文件名也就是devicetree.dtb。这个文件需要在后面linux内核中用到。

2.3 编译u-boot

执行以下命令：
首先：cd /opt/Xilinx/xil-sources/u-boot-xlnx
并且source /opt/Xilinx/Vivado/2018.2/setting64.sh(根据自己的Vivado安装位置不同定)
然后根据不同的板子类型进行下一步：

我的板子是Zynq，所以：

export ARCH=arm
export CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- 

紧接着，不同的平台执行不同的操作：

make distclean
make zynq_zc702_defconfig
make
cp u-boot u-boot.elf
arm-linux-gnueabihf-objdump -h u-boot 查看u-boot 文件的不同段的

内存分配情况
这里zynq_zc702_defconfig与平台类型相关，数据表见：https://xilinx-wiki.atlassian.net/wiki/spaces/A/pages/18841973/Build+U-Boot。
上述操作会产生一个u-boot文件，后缀为ELF文件，将用来产生BIN文件。此外还会产生一个mkimage模块，为了使这个文件能够在其他步骤使用，采取以下命令：

cd tools
export PATH=`pwd`:$PATH

上述可能会出现提示版本低于6.0出错等相关问题，要么是因为没有进行source，要么是下载的uboot库版本与Vivado自带的交叉编译器相差太大，因为GitHub上库一直在更新，如果使用Vivado版本太低，就会出现一些问题。

2.4 产生BIN文件

在SDK中，选择Xilinx -> Create Boot Image得到以下图片：

Add上文得到的两个ELF文件，一个是FSBL文件，一个是u-boot产生的ELF文件，会生成一个bif文件，这个文件描述了BIN文件的分区信息，点击create即可生成BIN文件。另外上述文件没有加入bit文件，当然也可以加入进去但是在生成FSBL时，就用到了bit文件，所以这里不需要加入也可以。在console文输出以下信息：

bootgen -image boot.bif -arch zynq -o \ /home/tavish/vivado/video_linux/video_linux.sdk/BOOT.bin -w on

表明了文件位置。
另外，在bootgen文件中会有以下说明：

	//arch = zynq; split = false; format = BIN
	the_ROM_image:
	{
	[bootloader]/home/tavish/vivado/video_linux/video_linux.sdk/fsbl/Debug/fsbl.elf
	/opt/Xilinx/xil-sources/u-boot-xlnx/u-boot.elf
	}

这里也表明了两个ELF文件信息。
如果说，我们已经生成BIN文件，想要加入bit文件，可以打开上述生成的bif文件，在其中加入bit文件路径即可，改为：

//arch = zynq; split = false; format = BIN
the_ROM_image:
{
[bootloader]/home/tavish/vivado/video_linux/video_linux.sdk/fsbl/Debug/fsbl.elf
/home/tavish/vivado/video_linux/video_linux.sdk/top_wrapper_hw_platform_0/top_wrapper.bit
/opt/Xilinx/xil-sources/u-boot-xlnx/u-boot.elf
}

这里一定要顺序，fsbl.elf、bit、 u-boot.elf
然后运行：

bootgen -image boot.bif -arch zynq -o \
/home/tavish/vivado/video_linux/video_linux.sdk/BOOT.bin -w on 

即可重新生成BIN文件。此时的bootlog中应该显示的Partition Count: 3即分区数目为3.

bootgen -image output.bif -arch zynq -o /home/mirrorl/XIlinx/BOOT.bin -w on

这里的bootgen要先source以下才可以的，也就是官网发布的Bootgen工具，方便不使用SDK软件的客户使用，怕麻烦的可以在SDK软件中合成，网上也有步骤。

2.5 Build the Linux kernel

首先，确保cd到了linux-xlnx，然后也source了settings64.sh；
然后，找到我们的配置文件：

find . -name *defconfig | grep zynq

这个指令会找到defconfig后缀文件，根据找到的defconfig文件，执行：

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- xilinx_zynq_defconfig

由于不同的开发平台，defconfig会不同，所以这个find是必须的，或者按照这个表格：

如果想自定义这个配置文件则使用：

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- menuconfig

跳出如下界面：

最后编译kernel：

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

即可在在linux-xlnx-master/arch/arm/boot目录下可以发现uImage文件，待用。
这一步可能会缺失一些文件报错，例如/bin/sh: 1: flex: not found或者/bin/sh: 1: bison: not found
解决方案：sudo apt install flex 后者sudo apt install bison –y

2.5 制作uEnv.txt

创建一个TXT，里面输入：

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

2.6 运行

将devicetree.dtb、BOOT.bin、uEnv.txt、uImage等文件，拷贝到内存卡的FAT分区中，根文件系统放在EXT4分区中，FPGA上电，并插上串口，运行putty，设置好串口参数，工作正常时，就会打印一些信息。文件系统的下载见：releases.linaro.org/archive选择12.09->ubuntu->précises-images->Ubuntu-desktop->linaro-precise-unbutu-desktio-20120923-436.tar.gz

三、用户端

上述进入到linux系统中之后，便可以进行ls、cd等命令的操作，如果在Vivado工程中，已经创建了emio的输出，就可以点亮我们的GPIO，详情可见：https://xilinx-wiki.atlassian.net/wiki/spaces/A/pages/18842398/Linux+GPIO+Driver
下面可以写一个简单的代码运行：
首先导出GPIO

echo 961 > /sys/class/gpio/export

然后：

while :
do
  echo 1 > /sys/class/gpio/gpio960/value;
echo on;
sleep 1s; 
echo 0 > /sys/class/gpio/gpio960/value ;
echo off;
sleep 1s;
done

可以看见LED开始闪烁，并且屏幕对应打印on，off

四、可能遇到的错误

1. FSBL Status = 0xA008 #define NO_DDR 0xA008 /**< DDR missing
   */

   原因：上述表明是没有DDR 解决：加入DDR重新生成dtb文件、BIN文件即可解决

2. FSBL Status = 0xA009
   #define SD_INIT_FAIL 0xA009 /**< SD Init fail */ 原因：SD卡初始化失败 解决：将SD的电压改为1.8V的

3. Bitstream not loaded into PL 原因：在生成bin文件时，没有按照fsbl.elf bit
   u_boot.elf的顺序 解决：调整顺序即可

4. 无法启动boot，只运行到了FSBL 原因：dts文件中串口没有设置对 解决：将dts文件中串口好调整即可