• zynq基础-->linux下软件应用


    操作系统:Ubuntu 16.04 LTS

    应用软件:Vivado 2016.2  + petalinux 2016.2

    参考官方应用手册:ug1144-petalinux-tools-reference-guide.pdf

    1、软件安装

    1.1 基础软件安装

    在安装应用软件前,需要为zynq开发环境安装必要的基础软件,在手册11页已经明确标明。

    注意:tftp软件使用tftp-hpa,如下所示:

    #1、安装
    sudo apt-get install tftp-hpa tftpd-hpa
    
    #2、建立目录
    sudo mkdir /tftpboot
    sudo chmod 777 /tftpboot
    
    #3、配置
    sudo vim /etc/default/tftpd-hpa
    #修改以下两项
    TFTP_DIRECTORY="/tftpboot"
    TFTP_OPTIONS="-l -c -s"
    
    #4、启动
    sudo service tftpd-hpa restart

    在此基础上,为了启动eclipse需要安装java开发环境和支持库:

    sudo apt-get install openjdk-8-jre
    
    sudo apt-get install lib32z1
    sudo apt-get install lib32ncurses5
    sudo apt-get install lib32bz2-1.0 (官方说需要安装,但实际没有找到这个库)
    sudo apt-get install lib32stdc++6

    1.2安装配置

    完成1.1步骤后,需要打开tftp服务器,在后期可以直接通过petalinux给zynq更新代码

    1.3安装应用软件

    参考官方手册

    注意:为安装目录打开所有可读可写可执行权限!

    1.4应用软件配置

    为了能够顺利启动vivado、sdk以及petalinux,需要做如下几步:

    1、在/opt/Xilinx/SDK/2016.2/.settings64-Software_Development_Kit__SDK_.sh中增加

    export SWT_GTK3=0

    2、在home目录下新建文件:.bash_aliases,

    在启动控制台头bash会自动调用.bash_aliases里的内容。做如下设置:

    echo "<----自启动设置---->"
    
    echo "1.设置快捷操作命令"
    ############################
    #重命名
    ###########################
    
    echo "2.设置zynq sdk环境"
    ############################
    #自动运行
    ###########################
    export EXTERN_COMPILER=/opt/Xilinx/petaLinux/petalinux-v2016.2-final/tools/linux-i386/gcc-arm-linux-gnueabi/bin/ source
    /opt/Xilinx/petaLinux/petalinux-v2016.2-final/settings.sh source /opt/Xilinx/Vivado/2016.2/settings64.sh

    3、安装的应用软件目录很多默认需要root权限,如果是用普通用户操作应用软件,需要为很多目录增加权限。

    4、修复awk错误

    官方bug报告中有如下说明:

    If you are not using the AXI BFM IP, you can remove the LD_LIBRARY_PATH setting from settings64.sh

    通过屏蔽.settings64-Vivado.sh中对“LD_LIBRARY_PATH”的赋值,便可修复awk错误。

    5、链接新库

    官方包里有些库已经过时了,需要重新链接到系统的库。

    #先做更新
    sudo add-apt-repository ppa:ubuntu-toolchain-r/test 
    sudo apt-get update
    sudo apt-get upgrade
    sudo apt-get dist-upgrade
    
    #然后链接
    cd /opt/Xilinx/SDK/2016.2/lib/lnx64.o/
    mv libstdc++.so.6 libstdc++.so.6.old 
    ln -s /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libstdc++.so.6 libstdc++.so.6

    2、生成嵌入式文件

    2.1生成硬件描述文件

    根据系统需求,使用vivado生成硬件描述文件并启动sdk生成硬件描述文件夹。

    注意:linux下需要主动安装驱动,在 <xilnix安装目录>/Vivado/2016.2/data/xicom/cable_drivers/lin64/install_scripts/install_drivers/ 

    运行:

    sudo install_drivers

    完成后重启电脑。

    2.2根据已经存在的bsp生成petalinux工程

    #生成工程bsp
    petalinux-create -t project -s <path-to-bsp>
    
    <path-to-bsp>= petalinux结构的bsp文件夹

     关于版本控制:

    使用git在工程目录下需要忽略三个文件夹:

    1、.petalinux

    2、build

    3、images

    2.3从头新建petalinux工程

    在petalinux工程目录下使用命令:

    petalinux-create --type project --template <CPU_TYPE> --name <PROJECT_NAME>
    
    CPU_TYPE = zynqMP 或 zynq 或 microblaze
    PROJECT_NAME 即为新建工程名字

    petalinux-config --get-hw-description=<path-to-directory-which-contains-hardware-description-file> path-to-directory-which-contains-hardware-description-file:即为包含.hdf的文件夹

    此过程中,会自动调用配置界面。配置完成后,生成fsbl,u-boot,内核,设备树,根文件系统等。

    问题:

    在生成设备树的过程中,会出现警告:

    WARNING: ps7_ethernet_0: No reset found

    WARNING: ps7_usb_0: No reset found

    这个警告会导致以太网口不能使用!

    解决:

    2.4编译生成镜像文件

    在petalinux工程目录下使用命令:

    petalinux-build -x distclean
    
    LANG=C petalinux-build

    生成uImage文件使用命令

    petalinux-package --image -c kernel --format uImage

    2.5生成启动文件

    在petalinux工程目录下使用命令:

    petalinux-package --boot --fsbl <FSBL image> --fpga <FPGA bitstream> --u-boot
    
    FSBL image :fsbl文件位置,位于./images/linux
    FPGA bitstream:bit :文件,位于./images/linux

    执行命令后,会在工程目录下生成BOOT.BIN文件。

    在配置好启动方式为SD卡启动后,将此文件和image/linux下的image.ub拷贝进SD卡,便可启动Linux

    2.6生成打包文件

    在petalinux工程目录下使用命令:

    petalinux-package --prebuilt --fpga <FPGA bitstream>

    在工程目录,生成pre-built文件夹,里面有系统需要的所有文件。

    默认的登录名及密码都是root

    2.7 将SD卡作为硬盘启动Linux

    这种情况下linux下所做的改动将会保存在SD卡上。

    1、将linux下将SD卡分为两个区,第一个区至少40M字节且格式化为FAT32,另一个区至少4G且格式化为EXT4。

    2、使用"petalinux-config"命令,进入 "Image Packaging Configuration"->" Root filesystem type"然后选中SD卡,并保存配置。

    3、重新编译并生成BOOT.BIN及image文件

    4、使用以下命令生成文件系统压缩包:

    #生成文件名为 rootfs.cpio,位于image/linux下
     petalinux-package --image -c rootfs --format initramfs

    5、将BOOT.BIN和image.ub拷贝进SD卡的第一分区

    6、将rootfs.cpio拷贝进SD卡的第二分区,并且使用以下命令解压

    sudo pax -rvf rootfs.cpio

    3、软件应用

    规定命令的使用均在petalinux工程根目录下使用!

    使用petalinux启动zynq,可以选择3个阶段。

    阶段1:仅仅下载FPGA 的bit流文件

    阶段2:启动至uboot

    阶段3:完全启动

    3.1仿真启动

    使用以下命令调用软件仿真:

    petalinux-boot --qemu --prebuilt  3
    
    3代表启动等级为3,即为全部启动。
    1和2分别代表启动至fsbl和u-boot。
    软件仿真仅能使用2和3!

    退出软件仿真使用 “ctrl+a” 松开以后按下 “x” 就可以了。

    注意:若重新配置系统代码,在编译系统文件后,也需要重新更新pre-built文件夹(参考2.6节)

    也可以为仿真指定新文件:

    #调用./images/linux/u-boot.elf
    petalinux-boot --qemu --u-boot
    
    #调用./images/linux/zImage
    petalinux-boot --qemu --kernel
    
    #或者指定内核路径,设备树路径(从zImage中提取设备树文件)
    petalinux-boot --qemu --image ./images/linux/zImage --dtb ./images/linux/system.dtb

    3.2 jtga启动

    首先需要将启动方式改为JTAG启动。

    与3.1命令类似,仅仅是将 "qemu"替换为"jtag"即可

    petalinux-boot --jtag --prebuilt 3

    除此之外也可以单独下载部分代码:

    #下载bit文件
     petalinux-boot --jtag --fpga --bitstream <BITSTREAM>
    
    #下载uboot代码(image/linux/u-boot.elf)
    petalinux-boot --jtag --u-boot
    
    #下载内核文件(image/linux/zImage)
     petalinux-boot --jtag --kernel
    
    #查看启动的详细信息
    petalinux-boot --jtag --u-boot -v
    
    #下载pmu 固件
     petalinux-boot --jtag --pmufw <PATH_TO_PMUFW_ELF> --u-boot
    
    #获取xmd日志信息
     petalinux-boot --jtag --prebuilt 3 --tcl test.txt

    3.3使用tftp启动目标板

    在配置好tftp服务器的基础上,需要运行命令:

    petalinux-config
    
    #进入 "Image Packaging Configuration".
    #选中  "Copy final images to tftpboot"
    #默认服务器文件位于“/tftpboot”,若不同还需要设置"tftpboot directory"

    目标板需要连接网线,并且已经运行了U-boot(通过sd卡载入等)。在u-boot下进行如下设置:

    #设置服务器ip
     set serverip <HOST IP ADDRESS>; saveenv
    
    #启动
    run netboot

    3.3固件打包

    固件打包用于将工程文件(fsbl+bit+ssbl+linux)打包成为.tar.gz文件

    petalinux-package --firmware --bootbin=<BOOT_BIN> --linux
    
    #BOOT_BIN-> boot.bin文件所在位置
    #linux自动引用./images/linux/image.ub文件

    3.4 bsp打包

    将当前工程打包为一个bsp文件,形成结构和其他开发板商提供的bsp包一样。

    在工程包外执行命令:

    petalinux-package --bsp -p <plnx-proj-root> --output <name>
    
    #<name>即为bsp包名称(比如name = exercise,则会生成exercise.bsp文件)

    3.5工程配置

    petalinux提供了kconfig配置界面,能够很详细的配置系统很多参数。使用命令:

     petalinux-config

    具体配置说明及操作从手册第52页往后都有说明。

     3.6基于petalinux的app开发

    使用命令生成工程:

     petalinux-create -t apps [--template TYPE] --name <user-application-name> --enable
    
    --template TYPE :可以选择模板类型
    <user-application-name> :工程名称
    
    #创建一个C模版应用
    petalinux-create -t apps --template c --name myapp --enable
    
    #创建一个C++模版应用
    petalinux-create -t apps --template c++ --name myapp --enable

    生成的工程位于./components/apps,在此工程模板的基础上编辑源代码,当有新文件需要修改当前目录下的Makefile。

    1、当要添加更多的源文件,可以简单粗暴的添加对应的.o文件名

    2、当要添加其他配置文件,在"install"目标下加入

    #将myfile.conf 固化进 /etc目录下
    $(TARGETINST) myfile.conf  /etc
    
    #将字符串"some text here" 固化进 /etc/system.conf下
    $(TARGETINST) -a "some test here" /etc/system.conf

    同时在petalinux配置菜单里面也会出现这项,可以通过修改kconfig来配置APP选项。

    #进入配置界面后,Applications选项可以找到APP,并使能
    petalinux-config -c rootfs
    
    #使用命令编译重新编译,并将bin文件固化进文件系统
    petalinux-build

    当需要完全编译整个系统时,使用:

    LANG=C petalinux-build

    当仅仅需要修改根文件系统时,在petalinux工程目录下使用:

    #假设app工程名为myapp
     petalinux-build -c rootfs -x do_gen_sysroot
     petalinux-build -c rootfs/myapp
     LANG=C petalinux-build -x package

    此app便被加入了文件系统,可以使用以下命令来选择app是否被编译

    petalinux-config -c rootfs

    3.7 在文件系统中增加库

    3.8 自动登录(开机自动运行APP)

    创建一个新的app,并做如下修改:

    #修改app内容
    #include <unistd.h>
    #include <stdio.h>
    int main()
    {
       execlp( "login", "login", "-f", "root", 0);
    }
    
    #修改makefile 的install 目标内容,这样可以开机自动运行
    $(TARGETINST) -d -p 0755 autologin /etc/init.d/autologin
    $(TARGETINST) -s /etc/init.d/autologin /etc/rc5.d/S99autologin

    注意:当需要设置一个APP开机运行且不会退出时,应当以守护进程的方式启动它。

    3.9 调试内核

    使用GDB在QEMU仿真的支持下调试

    #1.启动仿真内核
    petalinux-boot --qemu --kernel
    
    #2.在QEMU启动输出的前几行中,可以找到gdb 的 tcp端口号
    -gdb tcp:<TCP_PORT>
    
    #3.启动linux另外一个命令行窗口,进入images/linux目录
    
    #4.启动gdb调试
     petalinux-util --gdb vmlinux
    
    #5.在GDB中使用刚才显示的端口号
    (gdb) target remote :9000
    
    #6.然后尽情调试吧,折腾吧

    注意:可以在配置菜单中打开内核调试选项:

    petalinux-config--kernel > Kernel hacking > Kernel debugging


    3.10 通过SDK下的TCF工具调试APP(未验证通过)

    首先生成执行文件

    #1.进入根文件配置界面
    petalinux-config -c rootfs
    
    #2.在 Filesystem Packages 中进入base 子菜单
    
    #3. 使能 tcf-agent 选项
    
    #4.进入上层的  console/network 子菜单
    
    #5.使能 dropbear-openssh-sftp-server 子菜单
    
    #6.重新编译

    然后进行调试

    #1.使用QEMU或者硬件启动系统
    
    #2.启动SDK并新建工程
    
    #3.在新建工程中选择硬件描述符文件,位于"<plnx-proj-root>
    #/subsystems/linux/hw-description/system.hdf"
    
    #4.新建linux类型的debug

    3.11 修改设备树

    设备树的编辑在文件system-top.dts下,此文件位于subsystems/linux/configs/device-tree文件夹下。

    设备树的文档位于内核跟目录下的:Documentation/devicetree

    3.12 u-boot配置

     若需要在u-boot下打开某些命令或选项,官方建议编辑 ./subsystems/linux/configs/u-boot/platform-top.h 文件,然后重新编译u-boot

    #编译u-boot
    petalinux-build -c u-boot
    
    #生成u-boot.bin
    petalinux-package --boot --fsbl <FSBL image> --fpga <FPGA bitstream> --u-boot

    3.13 深度定制

    关于需要修改最底层的驱动、源码等等,需要将自己生成的uboot、linux源码等放在当前工程根目录的components目录下操作

    4 petalinux 工作流程

    4.1基于官方提供的bsp上开发

    在官方bsp开发可以提高开发速度,使用以下命令关联bsp:

    #关联bsp,并在当前目录创建工程
    petalinux-create -t project -s <path-to-bsp>
    #编译生成最终的镜像文件
    LANG=C petalinux-build

    在./build/build.log中有具体的编译日志,在./images有编译文件,在/tftpboot(tftp服务区文件夹,默认为此路径)中也复制了一份。

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