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FPGA系统设计之PetaLinux

发表于 更新于 分类于

本节主要介绍了如何借助petalinux工具构建一个linux基础系统

PetaLinux基本介绍

  • PetaLinux工具可简化赛灵思器件上的嵌入式Linux开发

  • PetaLinux工具只需要7条命令即可简化基于Linux的产品开发

    image-20240523225506173
    • 我也是第一次接触操作系统，不太清楚PetaLinux具体的工作是啥，但上面这幅图就很形象，它能帮我们完成Linux操作系统搭建的一系列步骤，然后我们就可以更多的关注实际应用开发本身

  • 具体参考Xilinx官方介绍视频：赛灵思嵌入式 Linux 构建流程：PetaLinux 工具（中文字幕） (xilinx.com)

PetaLinux安装

  • 应该可以在xilinx的官网上找到安装包，我直接在同门那拷贝了一份（如果有找不到的可以邮箱私信我取）

  • 直接chmod 777 ./petalinux-v2023.1-05012318-installer.run进行安装，但是可能会缺少依赖的库，报啥错就对应安装对应的库

  • 安装后可以输入echo $PETALINUX，如果出现安装路径，则说明安装正确

    image-20240523233634446

PetaLinux的七条命令

  • petalinux-create可创建对象并将其包含到PetaLinux工程中，包括PetaLinux工程本身、应用以及模块

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    petalinux-create --type project --template <PLATFORM> --name <PROJECT_NAME>
    • 参数如下：
      • –template
        • zynqMP (UltraScale+™ MPSoC)
        • zynq (Zynq-7000 器件)
        • microblaze (MicroBlaze™ CPU)
      • –name - 您正在构建的工程名称。

  • petalinux-config工具允许在工程级别或工程组件级别进行自定义，它还可提供工作空间用于安装软件补丁

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    petalinux-config --get-hw-description=<path-to-directory-containinghardware description-file>
    • 利用 petalinux-config 命令导入硬件描述， 按如下要求提供含有 .hdf/.dsa 文件的目录路径

  • petalinux-build工具可构建整个嵌入式Linux系统，也可构建Linux系统的指定组件

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    petalinux-build

  • petalinux-boot工具用于加载并启动PetaLinux镜像，包括利用实体板上的JTAG或借助系统的QEMU模型

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    petalinux-package --boot --fsbl <FSBL image> --fpga <FPGA bitstream> --u-boot
    • 按照上面的步骤生成 .BIN 格式的启动镜像

  • petalinux-package工具可将PetaLinux工具封装为适合部署的格式

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    petalinux-package --image -c kernel --format uImage
    • 如果想使用 uImage，请使用 petalinux-package –image

  • petalinux-util工具支持您访问GDB等各种实用工具

  • petalinux-upgrade工具可执行次要版本升级以使用最新系统软件组件

    image-20240523235315369
    • 图中绿色标注均为可选命令

PetaLinux搭建一个基础的Linux系统

  • 具体步骤如下：但需要注意的是在create完成一个petalinux的project后，一定cd到对应project文件夹下执行后续操作

    image-20240525234421768

    image-20240525234519979

    image-20240525234709743

  • 接下来将生成的文件拷贝至sd卡中

    image-20240525235112745

    • 这里需要用到虚拟机，因为服务器上是看不到sd卡的分区的

    • SD 中将 RootFS （rootfs.tar.gz）加载到 ext4 分区， 所有其他启动镜像（boot.scr、BOOT.BIIN、image.ub）加载到 FAT32 分区

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      ssy@ssy-virtual-machine:~$ cd /mnt/
      ssy@ssy-virtual-machine:/mnt$ ls
      BOOT  hgfs  RootFS
      ssy@ssy-virtual-machine:/mnt$ sudo mount /dev/sdb1 BOOT/
      ssy@ssy-virtual-machine:/mnt$ sudo mount /dev/sdb2 RootFS/
      ssy@ssy-virtual-machine:/mnt$ cd BOOT/
      ssy@ssy-virtual-machine:/mnt/BOOT$ ls
      ssy@ssy-virtual-machine:/mnt/BOOT$ cd ..
      ssy@ssy-virtual-machine:/mnt$ cd BOOT/
      ssy@ssy-virtual-machine:/mnt/BOOT$ sudo cp ~/BOOT.BIN .
      ssy@ssy-virtual-machine:/mnt/BOOT$ sudo cp ~/boot.scr .
      ssy@ssy-virtual-machine:/mnt/BOOT$ sudo cp ~/image.ub .
      ssy@ssy-virtual-machine:/mnt/BOOT$ sync
      ssy@ssy-virtual-machine:/mnt/BOOT$ cd ..
      ssy@ssy-virtual-machine:/mnt$ cd RootFS/
      ssy@ssy-virtual-machine:/mnt/RootFS$ ls
      lost+found
      ssy@ssy-virtual-machine:/mnt/RootFS$ sudo rm -rf *
      ssy@ssy-virtual-machine:/mnt/RootFS$ ls -l
      total 0
      ssy@ssy-virtual-machine:/mnt/RootFS$ sudo tar -xzvf ~/rootfs.tar.gz 
      ssy@ssy-virtual-machine:/mnt/RootFS$ sync
      ssy@ssy-virtual-machine:/mnt/RootFS$ cd ..
      ssy@ssy-virtual-machine:/mnt$ sudo umount /dev/sdb*
      umount: /dev/sdb: not mounted.
      ssy@ssy-virtual-machine:/mnt$ sudo umount /dev/sdb*
      umount: /dev/sdb: not mounted.
      umount: /dev/sdb1: not mounted.
      umount: /dev/sdb2: not mounted.
      ssy@ssy-virtual-machine:/mnt$ sudo umount /dev/sdb*
      umount: /dev/sdb: not mounted.
      umount: /dev/sdb1: not mounted.
      umount: /dev/sdb2: not mounted.

搭建Petalinux后代码下载

  • 这里发现了一个bug，那就是如果把每个vivado工程都生成bit流，然后运行petalinux那几条命令，如果直接将文件下载到sd卡中，有可能会导致系统卡死（反正我当时加了个dma系统直接卡死了）

  • 解决办法：用空工程（ps的最小系统）利用petalinux搭建操作系统，然后进入到操作系统后，直接把bitstream在线加载到系统中（2024.06.24更新：直接弄一个空工程在线下载比特流能进系统但可能操作不了ps端，所以如果是ps部分或ps与pl部分交互部分的bd有修改，那么直接用.xsa重新创建一个petalinux，如果只修改了pl，则可以在线更新bit流）

    • 将bit文件打包成bit.bin文件（假设你的bit文件名称是mybit.bit，新建一个xxx.bif，内容如下）

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      all:{
       mybit.bit
      }
      • 在服务器上使用命令行 bootgen -image xxx.bif -arch zynqmp -process_bitstream bin，这样就可以得到mybit.bit.bin文件，接着将该文件下载到自己电脑上

    • 打开板子进入系统

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      sudo ifconfig eth0 xxx.xxx.xxx.xxx
      • 这个xxx.xxx.xxx.xxx是你给板子的IP地址，用来给你的电脑和板子之间进行通信
      • 找一条网线，分别连接板子和你的电脑
      • 然后你的电脑的网口IP更改成xxx.xxx.xxx.1，保证和板子的IP在同一个网段

    • 之后用远程工具，SSH登录xxx.xxx.xxx.xxx，也就是板子的IP，远程使用板子上的命令行，这时候可以用SSH把文件传到板子上。

    • 最后用如下命令将bit流下载到板子中

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      sudo fpgautil -b xxx.bit.bin -f Full

  • 其实后面执行编译好的xxx.o文件也是同样的扒拉文件到板子操作系统上的流程。注意要添加权限

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    sudo chmod +x ./xxx.o
    sudo ./xxx.o

附加知识点

  • 如何在虚拟机上对sd卡分盘

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    mzmylhz@ubuntu:/mnt$ sudo umount /dev/sdb*
    mzmylhz@ubuntu:/mnt$ sudo fdisk /dev/sdb

    Welcome to fdisk (util-linux 2.34).
    Changes will remain in memory only, until you decide to write them.
    Be careful before using the write command.


    Command (m for help): p
    Disk /dev/sdb: 119.38 GiB, 128177930240 bytes, 250347520 sectors
    Disk model: Storage Device  
    Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
    Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
    I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
    Disklabel type: dos
    Disk identifier: 0x7245180a

    Device     Boot    Start       End   Sectors   Size Id Type
    /dev/sdb1           2048  11111240  11109193   5.3G 83 Linux
    /dev/sdb2       11112448 250347519 239235072 114.1G 83 Linux

    Command (m for help): d
    Partition number (1,2, default 2): 

    Partition 2 has been deleted.

    Command (m for help): 


    Command (m for help): d

    Selected partition 1
    Partition 1 has been deleted.

    Command (m for help): 


    Command (m for help): p

    Disk /dev/sdb: 119.38 GiB, 128177930240 bytes, 250347520 sectors
    Disk model: Storage Device  
    Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
    Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
    I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
    Disklabel type: dos
    Disk identifier: 0x7245180a

    Command (m for help): n
    Partition type
       p   primary (0 primary, 0 extended, 4 free)
       e   extended (container for logical partitions)
    Select (default p): p
    Partition number (1-4, default 1):  
    First sector (2048-250347519, default 2048): 
    Last sector, +/-sectors or +/-size{K,M,G,T,P} (2048-250347519, default 250347519): 11111240

    Created a new partition 1 of type 'Linux' and of size 5.3 GiB.
    Partition #1 contains a vfat signature.

    Do you want to remove the signature? [Y]es/[N]o: y

    The signature will be removed by a write command.

    Command (m for help): n
    Partition type
       p   primary (1 primary, 0 extended, 3 free)
       e   extended (container for logical partitions)
    Select (default p): p
    Partition number (2-4, default 2): 
    First sector (11111241-250347519, default 11112448): 
    Last sector, +/-sectors or +/-size{K,M,G,T,P} (11112448-250347519, default 250347519): 

    Created a new partition 2 of type 'Linux' and of size 114.1 GiB.
    Partition #2 contains a ext4 signature.

    Do you want to remove the signature? [Y]es/[N]o: y

    The signature will be removed by a write command.

    Command (m for help): w
    The partition table has been altered.
    Calling ioctl() to re-read partition table.
    Syncing disks.

    mzmylhz@ubuntu:/mnt$ sudo mkfs.fat /dev/sdb1
    mkfs.fat 4.1 (2017-01-24)
    mzmylhz@ubuntu:/mnt$ sudo mkfs.ext4 /dev/sdb2
    mke2fs 1.45.5 (07-Jan-2020)
    Creating filesystem with 29904384 4k blocks and 7479296 inodes
    Filesystem UUID: 3b09766c-cc62-4cba-a6fa-a72be0b39f82
    Superblock backups stored on blocks: 
    	32768, 98304, 163840, 229376, 294912, 819200, 884736, 1605632, 2654208, 
    	4096000, 7962624, 11239424, 20480000, 23887872

    Allocating group tables: done                            
    Writing inode tables: done                            
    Creating journal (131072 blocks): done
    Writing superblocks and filesystem accounting information: done

  • VScode连接远程服务器：vscode连接远程服务器（傻瓜式教学）-CSDN博客

  • 在系统上编译因为文件是CPP报错（如下原因就是petalinux系统默认是C文件，需要在petalinux-config中将C++的包添加进去）解决办法：

    41fe3b867d47ec49074d304edb61c3b

    • 解决办法：petalinux-config -c rootfs

      c91351d7859a679d230fcc43c8d842982d576196ce055c432159f337a7c537

      e2294b82cdc9b0340ead0f34c1602fa 1b6b65a480c4303750b04d7a219f3e8

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