Petalinux 制作ZYNQ镜像文件流程

1概述

在Zynq-7000 SoC中搭建运行Linux，嵌入式软件栈。
在这里插入图片描述
处理器系统引导是一个分两个阶段的过程。第一个阶段是一个内部 BootROM，它存储
stage-0 的引导代码。BootROM 在 CPU 0 上执行，CPU 1 执行等待事件（WFE）指令。
BootROM 还配置必要的外围设备，以开始从其中一个引导设备获取第一阶段引导加载程序
（FSBL）引导代码。可编程逻辑（PL）不是由 BootROM配置的。第二种状态是 FSBL 引导
代码。这通常存储在闪存、SD卡中，或者可以通过JTAG下载。BootROM代码将FSBL引导
代码从选定的非易失性存储器复制到片上存储器（OCM）。加载到OCM中的FSBL的大小限
制为192KB。在FSBL开始执行后，完整的256 KB可用。有一个可选的第二阶段引导加载程
序，它是可选的，由用户设计。常见的第二阶段引导加载程序是U-boot。
（1） FSBL
Zynq-7000 的第一阶段引导加载程序（FSBL）使用硬件比特流（如果存在）配置 FPGA，
并将操作系统（OS）映像或第二阶段引导加载器映像从非易失性存储器
（NAND/SD/eMC/QSPI）加载到存储器（DDR/OCM）。它支持多个分区，每个分区可以是
代码映像、位流或通用数据。如果需要，可以对这些分区中的每个分区进行身份验证和/或解
密。
（2） U-Boot
U-Boot，通用引导加载程序的缩写，是一种开源的主引导加载程序，用于嵌入式设备，
以引导Linux社区中经常使用的设备操作系统内核。Xilinx在Zynq-7000设备中使用U-Boot作
为第二阶段引导加载程序。
（3） Linux
Linux，全称 GNU/Linux，是一种免费使用和自由传播的类 UNIX操作系统，是我们本开
发指南的重点。
以上就简单的介绍了Zynq-7000嵌入式软件栈，如果没有看懂没关系，笔者这里简单的概
括下。Zynq-7000上电后，首先由BootROM对Zynq设备进行初始启动，然后引导加载fsbl到OCM并启动fsbl；fsbl启动后将uboot加载到DDR并启动uboot；uboot启动后加载linux系统
镜像到DDR并启动linux，至此整个linux系统启动完成。

2 Petalinux 工具的设计流程概述

在这里插入图片描述
需要说明的是以上设计流程不是按部就班的每一步都执行一遍，可以根据使用场景有选
择的执行。一般的设计流程如下：

1. 通过Vivado创建硬件平台，得到xsa文件； 
2. 运行 source <petalinux 安装路径>/settings.sh，设置 Petalinux 运行环境 
source /opt/pkg/petalinux/2020.2/settings.sh 
#或者 
sptl 

3. 通过petalinux-create -t project 创建 petalinux 工程； 
petalinux-create -t project --template zynq -n AZYNQ

5. 使用 petalinux-config --get-hw-description，将 xsa 文件导入到 petalinux 工程当中并配置
petalinux 工程； 

cd AZYNQ 
petalinux-config --get-hw-description ../

6. 使用petalinux-config -c kernel 配置 Linux 内核； 
7. 使用petalinux-config -c rootfs 配置 Linux 根文件系统； 
8. 配置设备树文件； 
vi project-spec/meta-user/recipes-bsp/device-tree/files/system-user.dtsi 

#include <dt-bindings/gpio/gpio.h>
#include <dt-bindings/input/input.h>
#include <dt-bindings/media/xilinx-vip.h>
#include <dt-bindings/phy/phy.h>

/ {
	model = "Alientek Navigator Zynq Development Board";
	compatible = "xlnx,zynq-zc702", "xlnx,zynq-7000";

    leds {
		compatible = "gpio-leds";

		gpio-led1 {
			label = "led2";
			gpios = <&gpio0 0 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
			default-state = "on";
		};

		gpio-led2 {
			label = "led1";
			gpios = <&gpio0 54 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
			linux,default-trigger = "heartbeat";
		};

		gpio-led3 {
			label = "pl_led0";
			gpios = <&axi_gpio_0 0 0 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
			default-state = "on";
		};

		gpio-led4 {
			label = "pl_led1";
			gpios = <&axi_gpio_0 1 0 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
			linux,default-trigger = "timer";
		};

		gpio-led5 {
			label = "ps_led0";
			gpios = <&gpio0 7 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
			default-state = "on";
		};

		gpio-led6 {
			label = "ps_led1";
			gpios = <&gpio0 8 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
			linux,default-trigger = "timer";
		};
	};

	keys {
		compatible = "gpio-keys";
		autorepeat;

		gpio-key1 {
			label = "pl_key0";
			gpios = <&gpio0 55 GPIO_ACTIVE_LOW>;
			linux,code = <KEY_LEFT>;
			gpio-key,wakeup;
			autorepeat;
		};

		gpio-key2 {
			label = "pl_key1";
			gpios = <&gpio0 56 GPIO_ACTIVE_LOW>;
			linux,code = <KEY_RIGHT>;
			gpio-key,wakeup;
			autorepeat;
		};

		gpio-key3 {
			label = "ps_key1";
			gpios = <&gpio0 12 GPIO_ACTIVE_LOW>;
			linux,code = <KEY_UP>;
			gpio-key,wakeup;
			autorepeat;
		};

		gpio-key4 {
			label = "ps_key2";
			gpios = <&gpio0 11 GPIO_ACTIVE_LOW>;
			linux,code = <KEY_DOWN>;
			gpio-key,wakeup;
			autorepeat;
		};

		touch-key {
			label = "touch_key";
			gpios = <&gpio0 57 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
			linux,code = <KEY_ENTER>;
			gpio-key,wakeup;
			autorepeat;
		};
	};

	beep {
		compatible = "gpio-beeper";
		gpios = <&gpio0 58 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
	};

	usb_phy0: phy0@e0002000 {
		compatible = "ulpi-phy";
		#phy-cells = <0>;
		reg = <0xe0002000 0x1000>;
		view-port = <0x0170>;
		drv-vbus;
	};
};

&uart0 {
	u-boot,dm-pre-reloc;
	status = "okay";
};

&sdhci0 {
	u-boot,dm-pre-reloc;
	status = "okay";
};

&usb0 {
	dr_mode = "otg";
	usb-phy = <&usb_phy0>;
};

&qspi {
	u-boot,dm-pre-reloc;
	flash@0 { /* 16 MB */
		compatible = "w25q256", "jedec,spi-nor";
		reg = <0x0>;
		spi-max-frequency = <50000000>;
		#address-cells = <1>;
		#size-cells = <1>;
		partition@0x00000000 {
			label = "boot";
			reg = <0x00000000 0x00100000>;
		};
		partition@0x00100000 {
			label = "bootenv";
			reg = <0x00100000 0x00020000>;
		};
		partition@0x00120000 {
			label = "bitstream";
			reg = <0x00120000 0x00400000>;
		};
		partition@0x00520000 {
			label = "device-tree";
			reg = <0x00520000 0x00020000>;
		};
		partition@0x00540000 {
			label = "kernel";
			reg = <0x00540000 0x00500000>;
		};
		partition@0x00A40000 {
			label = "space";
			reg = <0x00A40000 0x00000000>;
		};
	};
};

&gem0 {
	local-mac-address = [00 0a 35 00 8b 87];

	phy-handle = <&ethernet_phy>;
	ethernet_phy: ethernet-phy@7 {	/* yt8521 */
		reg = <0x7>;
		device_type = "ethernet-phy";
	};
};

&gem1 {
	local-mac-address = [00 0a 35 00 11 55];
	phy-reset-gpio = <&gpio0 63 GPIO_ACTIVE_LOW>;
	phy-reset-active-low;

	phy-handle = <&pl_phy>;
	pl_phy: pl_phy@4 {	
		reg = <0x4>;
		device_type = "ethernet-phy";
	};
};

&watchdog0 {
	status = "okay";
	reset-on-timeout;		// Enable watchdog reset function
};

&adc {
	status = "okay";

	xlnx,channels {
		#address-cells = <1>;
		#size-cells = <0>;

		channel@0 {
			reg = <0>;
		};
	};
};

&i2c0 {
	clock-frequency = <100000>;

	eeprom@50 {
		compatible = "atmel,24c64";
		reg = <0x50>;
		pagesize = <32>;
	};

	rtc@51 {
		compatible = "nxp,pcf8563";
		reg = <0x51>;
	};
};

10. 使用petalinux-build 编译整个工程； 
petalinux-build

11. 使用petalinux-package --boot制作 BOOT.BIN启动文件； 
petalinux-package --boot --fsbl --fpga --u-boot --force

13. 制作SD启动卡，将BOOT.BIN和image.ub以及根文件系统部署到SD卡中； 
14. 将SD卡插入开发板，并将开发板启动模式设置为从SD卡启动； 
15. 开发板连接串口线并上电启动，串口上位机打印启动信息，登录进入Linux系统。