Xilinx ZC706嵌入式开发和Petalinux小试

做点东西不容易，我这种有强迫症的人也在这个环节屈服了。开发环境这两年真是换了又换，被搞的精疲力尽。Xilinx的开发环境我还是推荐Linux(这里默认都是64bit系统)，Windows的综合和P&R的效率要比Linux低三分之一，这个不能忍，再就是petalinux的交叉编译用啥呢，cygwin?Linux发行版里面我用的是CentOS，Vivado推荐测试的那几个我试过CentOS和Ubuntu。先说Ubuntu，不好用，问题比较多。CentOS最好的版本是6.5，但是6.5已经在官网不支持了，替代的是6.6和7。先说7，Vivado的开发环境没有问题，但是petalinux的环境始终有问题，具体在这里，Unable to determine a suitable packaging system type。那最后就剩下6.6了，6.6也有一个小问题，是eclipse的一个bug，eclipse cairo bug。网上你能找到的方法是在eclipse的配置文件加上一句disable cairo的话，但是这个在Xilinx的工具链中不管用，我试了好多Xilinx的eclipse的config文件，都不行。别的解决的方法下面我会说。好，现在正是搭建环境：

开发平台环境搭建

上边说了，我们用CentOS 6.6 64bit。装的时候有个地方让你选平台的用处，你就选最后一个，software development。装别的也行，注意把一些开发环境和库的选项都选上。装好系统后可能会提示你更新，内核也被更新了，你就更新吧。然后我们装几个库1。

yum install dos2unix iproute gawk gcc git gnutls-devel net-tools ncurses-devel sftp-server zlib-devel flex bison libstdc++.i686 libgcc.i686 libgomp.i686 ncurses-libs.i686 zlib.i686 libselinux libselinux.i686

前边几个都是文档里面说的库，有些也用不到，比如tftp那个，你不用tftp调试就不用。后边也要装上，要不然petalinux编译的时候还是会有问题。然后我们再装两个库，解决上边说的那个eclipse的bug。去rpmfind.net下载下面的两个库：

cairo-1.10.2-3.el6.x86_64.rpm

cairo-devel-1.10.2-3.el6.x86_64.rpm

然后装上，

yum localinstall cairo*.rpm

Vivado工具链安装

这个简单，下载下来装上就行，记得勾上 Install Cable Drivers。这里我用的都是2014.4的版本，下边的Petalinux也是对应的。记得source setTIng文件。

Petalinux开发环境

这个开发环境我们可以参考Xilinx Wiki上说的那些方法，也可以直接用他们准备好的Petalinux SDK工具链。这里我们选择后者。安装也简单，去官网下载下来然后装上就好。BSP你可以下载下来装上玩玩，我们这里不用下这个，我们自己建一个就好。大家可以参看Xilinx的官方文档，ug1144，里面有详细的说明。我们也只是按照说明走一遍，然后给出一个例子，让大家快速上手。

一个例子

这里给大家展示一个例子，跟Zynq CTT ug873里面的差不多，但是这里我们用了Vivado，并且结合了Petalinux SDK的开发流程。不过我建议大家多看help，这里还有一个Petalinux的command reference供大家参考。我们开始：

建立一个petalinux的project

petalinux-create -t project --name poll

cd poll

在当前目录就会建立一个poll的文件夹，这就是我们的工作目录，后边的所有操作如果不特别指出，都是在这个工作目录的根目录进行的。里面还缺hardware platform，driver，还有我们的applicaTIon。我们一一补上。

创建一个hardware platform

这里我给大家准备了一个TCL文件，下载(戳这里下载)，然后放到project的根目录。这里注意，我都是在Vivado 2014.4和ZC706环境下做的，要是你的环境不同，要做出适当的修改，板子不同改创建工程的那两句话。Vivado版本不同改所有IP的版本，或者你自己建一个也行，这个系统就是一个PS然后一个MicroBlaze，然后还有个BRAM。后边还得给MB写个程序。这里有个系统图你可以参考下，注意保证BRAM的起始地址是0x40000000，MB和ARM都得一样才行。?

最后运行：

vivado -mode gui -source ./system.tcl

然后Vivado就是启动，等右上角的那个进度条走完，bitstream文件就会生成好了。机器不同，时间可能不同，我的机器大约5分钟。

生成系统的时候看着特别爽吧，哈哈，duang duang的生成完了。Vivado比ISE增加了tcl，在自动化的时候还是很爽的，不用像原来ISE分析那个系统描述文件来自动生成系统。其实下边的SDK的过程也可以全程自动化，但是有点麻烦，需要修改SDK的xml文件然后调用xsdk去build就行。这里就不说了，爽到底就没意思了。

然后我们就可以File->Export->Export Hardware，记得勾上Include bitstream。然后File->Launch SDK，我们就进入到下一步了。

给MicroBlaze写个程序

MB的这个程序主要的功能就是不断的把BRAM中一个地址的数值传到另一个地址，后边在ARM运行的Linux会把这个BRAM当做一个外设，然后要对其写个driver。不要MB也行，有个好玩嘛，异构系统，heterogeneous，多高大上。。。哈哈。给MB建一个空的ApplicaTIon Project，名字叫poll吧，然后添加一个main.c的文件到工程中，main.c里面复制上这些代码：

/*

* main.c

*/

#define BRAM_ADDRESS 0x40000000

int main(void) {

volaTIle int *bram = (int *)BRAM_ADDRESS;

while (1)

bram[1] = bram[0];

}

然后保存下，SDK就编译好啦。下面要做的事情就是把编译生成的ELF文件和系统生成的bitstream文件组合在一起。这样bit文件下载到板子里面，这个程序就可以直接运行了。这里有个简单的方法，选Xilinx Tools->Program FPGA。把下面的ELF File to Initialize in Block BRAM 选择成我们生成好的poll.elf，下拉下就找到了，一般在Debug下边(大就忍了吧)。然后点那个Program，然后出来下一个对话框后，点Cancel。这样，我们就骗SDK把我们要的那个download.bit文件生成出来了，然后我们不用这个下载。你们注意下边的Console选项卡，会有刚才这个合成调用的命令updatemem，原来是data2mem，不过模糊有印象哪里说过前者会更好一些。

配置一下Petalinux

刚才创建的Petalinux project是没有硬件的描述信息的，这会我们就把我们生成的硬件描述信息配置到Petalinux里面去。很简单，运行这个：

petalinux-config --get-hw-description=./hardware/hardware.sdk/system_wrapper_hw_platform_0

然后会出来个配置界面，我们直接选Exit，然后保存配置就可以了。系统会被自动配置好。详细的说明看上边说的那个reference guide。

创建Linux Kernel Module

接下来我们需要对刚才创建的那个PL上要program的硬件系统写一个驱动，主要就是对那个BRAM的两个location进行的访问。先创建一个module的工程吧：

petalinux-create -t modules --name poll_driver --enable --force

创建好的module的模板会在components->modules->poll_driver。这里已经有一个poll_driver.c，然后还要建一个poll_driver.h文件。下载这个zip文件，里面有这两个dirver文件和下一步要用的app文件。(戳这里下载)。都是参考CTT写得啦，他们也参考了另一个网站，上边给了比较简明的教程，写了个char的device driver。

创建Linux Application

这一步我们就创建个在petalinux上运行的程序，然后会调用刚才的那个driver。还是先建个app的工程：

petalinux-create -t apps --name poll_app --enable --force

app的模板会在components->apps->poll_app。把上一步那个压缩包里面的poll_app.c替换到这个生成的app目录里面。好啦，到目前为止所有的软硬件的创建工作就完成了，下面就得编译fsbl，device_tree, uboot，kernel，module和app了。我也不会分开弄了，Xilinx Wiki上的是分开弄的，好复杂的说。

编译生成所有image文件

上边说了那么复杂，Petalinux SDK里面好简单的。

petalinux-build

可能需要点时间，等一会，哈哈!再修改编译就快了。

生成image文件会在./image/linux里面，modules和apps会在./build/linux/rootfs/modules和./build/linux/rootfs/apps里面。但其实./image/linux下面的rootfs (或者kernel image，我不确定)里面已经有我们编译好的modules和apps了。

生成boot文件

这一步得生成启动需要用得boot文件：

petalinux-package --boot --fsbl ./image/linux/zynq_fsbl.elf --u-boot --force

生成pre-built文件夹

这一步主要是方便后面的boot的，其实上一步已经生成了我们可以boot zynq的所有文件了，但是养成好习惯，我们生成一个pre-built文件夹，把image和bitstream文件都包含进来。

petalinux-package --prebuilt --fpga ./hardware/hardware.sdk/system_wrapper_hw_platform_0/download.bit --force

好了之后可以看到工程根目录下生成了一个pre-built，然后./pre-built/linux/images和./pre-built/linux/implementation下分别是软件和硬件的文件。

启动zynq board

好啦，终于倒数第二步了，所有的文件都已经生成完了，启动zynq有好多种方法，因为我们有bitstream文件，所以介绍两种可以下载bitstream文件的方法，也是两种启动linux kernel的方法。就是SD和JTAG，还有些别的方法，参看文档。我就不用了，无论哪种方法先把板子上的SW4配置成 off和on。其实SD卡启动不用，但是方便就都配置成这样就行了。在这之前还得装一个看UART的小工具，用minicom就挺好。

yum install minicom

第一次运行su模式minicom -s，配置一下Serial port setup，Serial Device改成/dev/ttyUSB0(我的是0，你的不一定)。然后115200 8N1。Hardware Flow Control设置成No就可以输入字符到zynq上啦，我会乱说。

第一种SD卡引导啦(加粗显得正式一些。。)

先格式化一张SD卡成FAT格式，然后把这三个文件都考到SD卡上的第一个分区。

./pre-built/linux/images/image.ub

./pre-built/linux/images/BOOT.BIN

./pre-built/linux/implementation/download.bit

然后配置一下板子上的SW11成00110，0就是开关掰到下边，1就是上边。这样板子就进入了SD卡启动的模式。把SD卡插进去，重启电源就行啦!然后启动minicom，用户名和密码都输入root就进入系统啦!

第二种方法JTAG

调试的时候用JTAG了，不用一遍一遍的插拔SD卡了，多方便。发行的时候用SD卡模式了。同样，SW11先配置成00000。然后重启下zynq的电源，清空原来运行的系统，要不然会有错误哦，你又知道了。。然后我们执行：

petalinux-boot --jtag --prebuilt 3

稍等片刻，download.bit会先被下载到板子里面，然后kernel会被加载。然后输入用户名密码，系统又进去了。迭代开发的时候要记得生成pre-built啊，还得重启zynq电源啊。

Finally!!下载PL，加载module，运行我们的程序了

终于最后一步了，肚子好饿。如果上一步你用的JTAG启动，就不用再下载bitstream了，如果SD卡启动，我们先把bitstream下载到板子里面。进入到Petalinux的系统之后，运行这个，很神奇的。

mount /dev/mmcblk0p1 /mnt

cat /mnt/download.bit > /dev/xdevcfg

下载完啦。。用得是zynq上得PCAP啊。

接下就是加载我们的module：

insmod /lib/modules/`uname -r`/extra/poll_driver.ko

一般会输出printk里面的东西了，如果没有就运行：

dmesg

或者

cat /var/log/dmesg

最后就可以看到kernel的输出了。这里要看的是中间有那么一句话，我们需要知道module加载被分配的major device number。我这里是245，还要再创建一个设备节点，后边的app会用到。

mknod /dev/poll_dev c 245 0

然后/dev/poll_dev就被创建出来了。

最后的最后了。。运行我们创建的程序：

很简单，很简单。。

/bin/poll_app

整个流程终于结束了。。。

后记

万里长征第一步而已，入个门。还有很多的问题，比如debug，大家多多交流。

最后，推荐一本书Embedded Linux Primer: A Practical Real-World Approach，作者：Christopher Hallinan。 资深工程师写得书，通俗易懂，入门必选。

Petalinux Tools Documentation Reference Guilde:UG1144的page 9-10推荐的库。

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