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ZYNQ Linux操作系统移植四个部分说明文档

电子设计 ? 2020-12-14 14:59 ? 次阅读

一、组成
ZYNQ上面移植Linux操作系统包括四个部分,uboot,devicetree,kernel,ramdisk.

其中uboot类似于bios,负责对设备进行简单的初始化,devicetree以树的形式对zynq相连的硬件设备进行描述,kernel是加载的操作系统内核,ramdisk是操作系统启动之后挂载的文件系统。

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pIYBAF9uELWADBWzAAOUu_HZX0o805.png

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二、启动过程
移植操作系统后zynq的启动过程如下,首先加载bootrom(zynq中自带,用户无法修改),然后执行fsbl(这个根据硬件在sdk中创建),然后执行uboot,uboot会将kernel、devicetree和ramdisk载入ddr,跳转到内核入口处执行,这样linux就启动了。

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o4YBAF9uELeAVxYlAACA6TM13kY883.png

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对bootrom、fsbl和uboot详细描述如下。

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o4YBAF9uELuABxXtAAQSHlX-gg8443.png

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三、uboot设置
uboot可以从xilinx 官方github上面下载,地址是:

通常uboot不需要升级,目前使用的版本为xilinx 2015年底发布的版本2015.4.不过针对不同的??閡boot需要进行修改,主要修改下面几个地方。

1、参考时钟修改
地址位于arch/arm/cpu/armv7/zynq/clk.c

由于ZYNQ设计大多使用50M参考时钟,需要更改参考时钟

# define CONFIG_ZYNQ_PS_CLK_FREQ? 33333333UL更改为

# define CONFIG_ZYNQ_PS_CLK_FREQ? 50000000UL

2、串口配置修改
地址位于include/configs/zynq_zc70x.h

根据硬件串口情况进行配置

#define CONFIG_ZYNQ_SERIAL_UART1 使用串口1

#define CONFIG_ZYNQ_SERIAL_UART0 使用串口0

如果两个串口都启用,一起配置即可。

3、DDR配置修改
地址位于include/configs/zynq_zc70x.h

根据DDR实际大小地址修改配置参数

#define CONFIG_SYS_SDRAM_SIZE????????????????? (1024 * 1024 * 1024) 1GB DDR

#define CONFIG_SYS_SDRAM_SIZE????????????????? (512 * 1024 * 1024)? 512MB DDR

4、PHY地址配置
地址位于include/configs/zynq_zc70x.h

根据硬件PHY地址进行配置,通常硬件会将PHY地址设置为0

#define CONFIG_ZYNQ_GEM_PHY_ADDR0?? 0

如果硬件启用了两个网卡,则需要设置两个PHY的地址

#define CONFIG_ZYNQ_GEM0

#define CONFIG_ZYNQ_GEM_PHY_ADDR0?? 1

?
#define CONFIG_ZYNQ_GEM1

#define CONFIG_ZYNQ_GEM_PHY_ADDR1?? 18

5、启动方式配置
地址位于include/configs/zynq_common.h

如果使用QSPI flash方式启动,需要配置QSPI FLASH对应地址,如下。

"sf probe 0 0 0 && " /

?????????????????? "sf read 0x3000000 0x400000 ${kernel_size} && " /

?????????????????? "sf read 0x2A00000 0x900000 ${devicetree_size} && " /

?????????????????? "echo Copying ramdisk... && " /

?????????????????? "sf read 0x2000000 0x920000 ${ramdisk_size} && " /

?????????????????? "bootm 0x3000000 0x2000000 0x2A00000/0" /

6、IP地址配置
地址位于include/configs/zynq_common.h

#define CONFIG_IPADDR????????????????? 192.168.100.12 //uboot启动时板子的IP地址

#define CONFIG_SERVERIP?????????????? 192.168.100.6 //uboot启动时能访问的远程服务器地址,若采用TFTP加载,需要将本地电脑配置为该地址

7、启动延迟设置
地址位于include/configs/zynq_common.h

#define CONFIG_BOOTDELAY????????? 7 /* -1 to Disable autoboot */

Uboot默认延迟7s再从QSPI flash中加载操作系统,如果设置为-1表明禁止自动加载

8、初始化设置
地址位于net/eth.c? 和 arch/arm/lib/board.c

Uboot中需要对5396进行初始化,同时使用GPIO对PHY或NOR FLASH等进行复位,可以在eth.c中增加代码

void mygpio_init()

{??? }

然后将Mygpio_init()加入到arch/arm/lib/board.c中

9、Uboot编译
修改完成后,可以使用下列命令编译产生uboot

进入u-boot文件夹

$ make distclean? //文件夹清理

$ make zynq_zc70x_config // 载入配置,通常使用zynq_zc70x.h文件

?

pIYBAF9uEL6AMFBQAALA61J4tLc224.png

?

$ make

编译完成后文件夹下会出现u-boot文件,将其修改为u-boot.elf

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pIYBAF9uEMGAVTaHAAEUBK1PLhE618.png

?

四、devicetree设置
devicetree源文件可以从xilinx官方下载,地址:https://github.com/Xilinx/device-tree-xlnx/releases

不同板子的devicetree可以根据xilinx sdk生成,操作过程如下。

1、在XILINX SDK中打开板子的ZYNQ工程,在xilinx tools中添加devicetree的源文件地址

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o4YBAF9uEMKAd6XkAAD_9qCZ7T0945.png

?

2、创建devicetree BSP文件

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o4YBAF9uEMWAa6t6AAGDcllJTKE440.png

?

创建完成后得到文件如下

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pIYBAF9uEMiACjpUAAJ1w0Kz-40516.png

?

3、将dtsi,dts文件拷入linux系统下,使用dts工具制作devicetree.dtb文件

?

o4YBAF9uEMqAG0PrAACzS2-9Wm4844.png

?

4、如果需要修改devicetree文件,可以通过dtc工具转换为可读文件dts

?

pIYBAF9uEMyAFFBeAAD4aKdvEPw344.png

?

生成的1.dts可打开,里面能看到zynq端的外设信息和启用情况。通常需要修改网卡配置,如下,下例中phy地址为0

ethernet@e000b000 {

??????????????????????????? compatible = "xlnx,ps7-ethernet-1.00.a";

??????????????????????????? reg = ;

??????????????????????????? status = "okay";

??????????????????????????? interrupt-parent = ;

??????????????????????????? interrupts = ;

??????????????????????????? clocks = ;

??????????????????????????? clock-names = "ref_clk", "aper_clk";

??????????????????????????? #address-cells = ;

??????????????????????????? #size-cells = ;

??????????????????????????? enet-reset = ;

??????????????????????????? local-mac-address = [00 0a 35 00 00 00];

??????????????????????????? phy-mode = "rgmii";

??????????????????????????? phy-handle = ;

??????????????????????????? xlnx,eth-mode = ;

??????????????????????????? xlnx,has-mdio = ;

??????????????????????????? xlnx,ptp-enet-clock = ;

?

??????????????????????????? mdio {

???????????????????????????????????? #address-cells = ;

???????????????????????????????????? #size-cells = ;

?

???????????????????????????????????? phy@0 {

?????????????????????????????????????????????? compatible = "marvell,88e1111";

?????????????????????????????????????????????? device_type = "ethernet-phy";

?????????????????????????????????????????????? reg = ;

?????????????????????????????????????????????? linux,phandle = ;

?????????????????????????????????????????????? phandle = ;

???????????????????????????????????? };

??????????????????????????? };

?????????????????? };

当对dts修改完成后,再次使用dtc工具编译产生devicetree.dtb即可

五、文件系统设置
文件系统一般随zynq开发板发布,可以从prebuit中找到文件系统的tar文件

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o4YBAF9uENGAdTbqAANeO7N49Ds478.png

?

解压后得到的文件如下

?

o4YBAF9uENKAaN0UAAB4NNelZFk463.png

?

在文件系统中,如果需要添加用户自定义的shell脚本或可执行程序,可以放在/usr/bin目录下。如果要设置系统自启动项,可以在/etc/rc5.d中增加shell脚本。

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pIYBAF9uENSAcBMKAAEaKMBjqkE746.png

?

这里进行了IP地址的配置

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o4YBAF9uENeAbdCcAAImwuHNbn0338.png

?

1、文件系统制作
当修改完rootfs后,可以通过下面命令制作uramdisk文件系统

$sh -c 'cd rootfs/ && find . | cpio -H newc -o' | gzip -9 > new_initramfs.cpio.gz

?$mkimage -A arm -T ramdisk -C gzip -d new_initramfs.cpio.gz uramdisk.image.gz

执行完毕将会得到uramdisk.image.gz

六、内核配置
内核可以从xilinx官方git下载,地址:

目前linux内核中已经集成了常见的驱动,驱动源码位于drivers文件夹下。针对内核的修改位于 arch/arm/configs/xilinx_zynq_defconfig文件中,该文件中定义了内核所包含的驱动程序。

1、调试输出打印
在xilinx_zynq_defconfig中,需要根据硬件设计正确配置串口打印。

CONFIG_DEBUG_LL=y

CONFIG_DEBUG_ZYNQ_UART0=y //使用串口0打印输出

CONFIG_EARLY_PRINTK=y

2、内核编译
修改完xilinx_zynq_defconfig后,可以使用下面命令编译内核

$sudo //编译内核需要运行在root权限下

$make distclean //清理文件

$make ARCH=arm xilinx_zynq_defconfig //读取内核配置信息,即xilinx_zynq_defconfig中的内容

$make ARCH=arm menuconfig //进入内核菜单进行可视化配置,如果xilinx_zynq_defconfig中对内核配置准确时,该步骤可以省略

$make ARCH=arm UIMAGE_LOADADDR=0x8000 uImage -j4 //编译产生uImage

产生的文件位于arch/arm/boot文件夹内

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pIYBAF9uENmAV0RkAACFVqGhqHM345.png

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七、常见驱动
1、I2C驱动
目前板子上都会用到I2C,首先需要知道I2C从设备的地址,如2/4/8这些.在devicetree中进行设置

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pIYBAF9uENuAGShtAAFJWxUxz6M774.png

?

在内核中添加1848的驱动

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o4YBAF9uEN2AFbyuAADO0KtUlZM540.png

?

编译内核的时候加入该驱动,同时修改makefile和kconfig文件

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pIYBAF9uEN-AKuG6AAGcZ2UjQwE993.png

?

这样在编译内核的时候就能看到将驱动编进内核的选项了。

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pIYBAF9uEOGAXXKOAAEK6FT4Fow752.png

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o4YBAF9uEOOAQ4COAACr1JAXrW0025.png

?

编译完内核后,启动时就能看到1848的从设备

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pIYBAF9uEOWAZDR_AAGCWbxSXJY608.png

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2、ADC驱动
ADC为ZYNQ用来监测电压或电流的通道,目前ZYNQ中集成了16个通道,首先需要在devicetree中设置启用的通道,图中启用的是0,1,8三个通道

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o4YBAF9uEOeAdkVvAACePOBUXc0956.png

?

内核中启用ADC驱动

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o4YBAF9uEOqALkYuAALM8Wgyf4A920.png

?

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pIYBAF9uEO6AXrTEAAMBiRFhPxo365.png

?

?

o4YBAF9uEPGAaSz7AANXI02i7CY601.png

?

系统启动后就能看到输出了,这里输出的是温度值

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o4YBAF9uEPaAHSDgAAQdG9ZhonQ882.png

?

?

pIYBAF9uEPiAd_iDAAGNdVMKyk4343.png

?

实际温度还需要进行换算,结果如下

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o4YBAF9uEPyAMSGCAANgyEvE1UQ029.png

?

3、NOR FLASH驱动
NOR FLAHS驱动主要实现文件系统的挂载,这里不需要设置devicetree,只需要在内核中添加挂载文件系统的代码

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pIYBAF9uEP-AAG3pAAH3lfykgbw288.png

?

上图中将NOR FALSH分为2个区,大小分别为32MB和64MB,需要注意的是NOR FLASH的起始地址和容量大小设置

#defineWINDOW_ADDR 0x80000000 //和vivado里面的emc起始地址一致

#defineWINDOW_SIZE 0x8000000 //nor flash大小

在makefile中将该驱动编译进内核即可

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o4YBAF9uEQGAOZtOAACRtPBXfVg765.png

?

启动后就能看到挂载的文件系统了

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pIYBAF9uEQOAGBC4AAG4TWrQZhs322.png

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4、外部中断驱动
当zynq接收来自外部的GPIO中断时,需要使用UIO机制及时响应中断,首先在devicetree中模拟出四个GPIO设备

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o4YBAF9uEQaADY5IAAJODkPcmHg981.png

?

注意上面的中断号0x1e-0x21要与硬件实际相连的中断管脚一致。

同时在devicetree中启用UIO机制

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o4YBAF9uEQeAHuLQAACje5Q-BBs547.png

?

在编译内核时将UIO驱动编译进内核

?

pIYBAF9uEQmAXjB-AAESSskar1E386.png

?

当操作系统启动完成后就能看到四个外部GPIO设备产生的中断了

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pIYBAF9uEQ6ANu9GAAQIdcAuZOA931.png

?

八、启动文件制作
如下图所示,在SDK中创建boot.bin需要包含下面五个文件

Fsbl.elf

Zynq_top.bin

u-boot.elf

uImage

devicetree.dtb

uramdisk.image.gz

制作过程中需要正确配置uimage,devicetree.dtb,uramdisk.image.gz的地址,让其与u-boot中从QSPI flash加载地址匹配

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pIYBAF9uEROALacYAAS3fSaHpCI455.png

?

?

pIYBAF9uERaAU2V8AANG7gbqJ-g675.png

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o4YBAF9uERuADv8pAAPaaMcltz0247.png

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制作完成后将boot.bin通过下载电缆烧入QSPI FLASH中即可。
编辑:hfy


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荣耀宣布与微软签署全球合作协议,采用微软 Windows 10 作为官方操作系统

昨日,荣耀宣布与微软签署全球合作协议。荣耀将在全球范围内采用微软 Windows 10 作为荣耀笔记....
的头像 工程师邓生 发表于 12-25 08:55 ? 236次 阅读
荣耀宣布与微软签署全球合作协议,采用微软 Windows 10 作为官方操作系统

LINUX下如何编译并运行C程序?

LINUX下如何编译并运行C程序?
发表于 12-25 06:12 ? 0次 阅读
LINUX下如何编译并运行C程序?

鸿蒙操作系统的关键特性

? 1、计算机为什么需要操作系统? 大部分人认为,操作系统本来就是与计算机(IT设备)一体的。究竟计....
的头像 嵌入式ARM 发表于 12-24 16:53 ? 175次 阅读
鸿蒙操作系统的关键特性

100个Linux知识点汇总

? 一、Linux 概述 1. 什么是Linux Linux是一套免费使用和自由传播的类Unix操作....
的头像 嵌入式ARM 发表于 12-24 16:40 ? 625次 阅读
100个Linux知识点汇总

M1 Mac启动和运行Windows 10系统:1个小时之后卡死

上周晚些时候,Parallels面向Mac推出了Parallels Desktop 16技术预览版,....
的头像 工程师邓生 发表于 12-24 16:31 ? 272次 阅读
M1 Mac启动和运行Windows 10系统:1个小时之后卡死

操作系统和国产OS深度研究

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的头像 嵌入式ARM 发表于 12-24 16:18 ? 117次 阅读
操作系统和国产OS深度研究

物联网操作系统将拥抱万亿蓝海

无论承载多少民族期望,与时下一些新兴科技领域相比,芯片、操作系统始终无法成为产出周期快的领域?;蛐硎?...
的头像 如意 发表于 12-24 15:39 ? 405次 阅读
物联网操作系统将拥抱万亿蓝海

Linux终端中查看图像的方法

Linux 有很多用于查看图像的 GUI 应用。但我从来没有尝试过用任何命令行应用来查看它。
的头像 如意 发表于 12-24 15:14 ? 143次 阅读
Linux终端中查看图像的方法

医院HIS系统数据集成容灾满足了RPO和RTO的建设要求

HIS系统作为医院核心业务系统,其安全性、可靠性、稳定性需要格外关注,需要实现7*24小时的不间断运....
的头像 牵手一起梦 发表于 12-24 14:57 ? 235次 阅读
医院HIS系统数据集成容灾满足了RPO和RTO的建设要求

韦东山:鸿蒙OS是首个真实可见的物联网操作系统

“如果每一个智能设备都需要安装APP才能控制,那么我宁愿放弃这些所谓的智能,也不会在手机中装过多的A....
的头像 如意 发表于 12-24 14:45 ? 244次 阅读
韦东山:鸿蒙OS是首个真实可见的物联网操作系统

Linux命令file的案例说明

有人的地方,就有江湖。人往往是最难揣摩的。如果有一面神奇的魔镜能看出一个人的内心,世界会不会变得更加....
的头像 Linux爱好者 发表于 12-24 11:41 ? 156次 阅读
Linux命令file的案例说明

Linux的路由与网关详解

Linux的路由与网关 linux下查看和设置路由的命令 ping:包的 三种故障解析 ...
发表于 12-24 06:23 ? 0次 阅读
Linux的路由与网关详解

SSH远程登录香橙派Zero2开发板的操作方法

1、Ubuntu下SSH远程登录开发板
发表于 12-23 17:58 ? 202次 阅读
SSH远程登录香橙派Zero2开发板的操作方法

ZYNQ PS端IIC接口使用笔记分享

ZYNQ7000系列FPGA的PS自带两个IIC接口,接口PIN IO可扩展为EMIO形式即将IO约束到PL端符合电平标准的I...
发表于 12-23 17:06 ? 0次 阅读
ZYNQ PS端IIC接口使用笔记分享

AM4379 AM437x ARM Cortex-A9 微处理器 (MPU)

TI AM437x高性能处理器基于ARM Cortex-A9内核。 这些处理器通过3D图形加速得到增强,可实现丰富的图形用户界面,还配备了协处理器,用于进行确定性实时处理(包括EtherCAT,PROFIBUS,EnDat等工业通信协议)。该器件支持高级操作系统(HLOS)?;贚inux的® 可从TI免费获取。其它HLOS可从TI的设计网络和生态系统合作伙伴处获取。 这些器件支持对采用较低性能ARM内核的系统升级,并提供更新外设,包括QSPI-NOR和LPDDR2等存储器选项。 这些处理器包含功能方框图中显示的子系统,并且后跟相应的“说明”中添加了更多信息说明。 处理器子系统基于ARM Cortex-A9内核,PowerVR SGX™图形加速器子系统提供3D图形加速功能以支持显示和高级用户界面。 可编程实时单元子系统和工业通信子系统(PRU-ICSS与ARM内核分离,允许单独操作和计时,以实现更高的效率和灵活性.PRU-ICSS支持更多外设接口和EtherCAT,PROFINET,EtherNet /IP,PROFIBUS,以太网Powerlink,Sercos,EnDat等...
发表于 09-25 11:51 ? 194次 阅读
AM4379 AM437x ARM Cortex-A9 微处理器 (MPU)
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