# 开发和部署 ## 开发 本次开发基于zynq `xc7z010-1clg400`芯片，因此FPGA设计软件为Vitis中包含的[Vivado 2022.1](https://china.xilinx.com/support/download/index.html/content/xilinx/zh/downloadNav/vitis.html)，Linux编译工具为[petalinux 2022.2](https://china.xilinx.com/support/download/index.html/content/xilinx/zh/downloadNav/embedded-design-tools.html)，Linux应用程序编译工具为linaro的[arm-linux-gnueabihf-gcc 12.2.1](https://snapshots.linaro.org/gnu-toolchain/12.2-2023.04-1/)。 ### 生成硬件描述文件 1. 下载[hardware/pl_platform](../hardware/pl_platform)文件夹到家目录，这里假设用户为miaow
在vivado 2022.1中执行tcl脚本，复原工程 ```tcl source /home/miaow/pl_platform/lower_machine.tcl ``` 2. 重新生成`block design`的`output products` 3. 生成`bitstream`后创建硬件描述文件，命令为 ```tcl # 下面命令中32为计算机逻辑内核数，按实际设定 launch_runs impl_1 -to_step write_bitstream -jobs 32 # 生成硬件描述文件 write_hw_platform -fixed -include_bit -force -file /home/miaow/zynq/vivado_git/lower_machine/system_wrapper.xsa ``` 硬件描述文件为`system_wrapper.xsa` ### 创建PETALINUX工程 1. 创建名为`ps-linux`的工程 ```shell $ cd ~ $ petalinux-create -t project --template zynq -n ps-linux ``` 2. 上传release中的硬件描述文件`system_wrapper.xsa`到`ps-linux`目录中并config ```shell system_wrapper.xsa上传到~/ps-linux $ petalinux-config --get-hw-description system_wrapper.xsa ``` 在`petalinux-config`时候，按下面提示配置 ```shell # Subsystem AUTO Hardware Settings # ├─Serial Settings # | ├─FSBL Serial stdin/stdout (设为ps7_uart_0) # | ├─DTG Serial stdin/stdout (设为ps7_uart_0) # | └─System stdin/stdout baudrate for ps7_uart_0 (设为115200) # ├─Ethernet Settings # | ├─Randomise MAC address (不选) # | ├─Primary Ethernet (设为ps7_ethernet_0) # | ├─Obtain IP address automatically (不选) # | ├─Static IP address (设为192.168.10.10) # | ├─Static IP netmask (设为255.255.255.0) # | └─Static IP gateway (设为192.168.10.1) # ├─Flash Settings # | └─Primary Flash (设为ps7_qspi_0) # ├─Flash Settings # | └─Primary Flash (设为ps7_qspi_0) # ├─SD/SDIO Settings # | └─Primary SD/SDIO (设为ps7_sd_0) # Image Packaging Configuration # └─Image Packaging Configuration # ├─Root filesystem type (设为EXT4 (SD/eMMC/SATA/USB)) # ├─name for bootable kernel image (设为image.ub) # ├─Root filesystem formats (设为tar.gz) # └─Copy final images to tftpboot (不选) ``` 4. 创建一个模块 ```shell $ petalinux-create -t modules --name encoder --enable ``` 1. 上传驱动代码[source/linux_driver/encoder.c](../source/linux_driver/encoder.c)到下面的目录中 ```shell ~/ps-linux/project-spec/meta-user/recipes-modules/encoder/files ``` 1. 修改设备树，需要修改的文件为`project-spec/meta-user/recipes-bsp/device-tree/files/system-user.dtsi`，先删除该文件，然后上传新的自定义设备树文件[source/petalinux_devicetree/system-user.dtsi](../source/petalinux_devicetree/system-user.dtsi) ```shell $ cd ~/ps-linux/project-spec/meta-user/recipes-bsp/device-tree/files $ rm system-user.dtsi 上传source/petalinux_devicetree/system-user.dtsi ``` 2. 配置`kernel`，使用命令`petalinux-config -c kernel`，按下面提示或[source/petalinux_config/kernel.cfg](../source/petalinux_config/kernel.cfg)配置 ```shell # File systems # ├─FUSE (Filesystem in Userspace) support (勾选为星号) # └─DOS/FAT/EXFAT/NT Filesystems # ├─Enable FAT UTF-8 option by default (勾选为星号) # ├─exFAT filesystem support (勾选为星号) # ├─NTFS file system support (勾选为星号) # └─NTFS write support (勾选为星号) # Device Drivers # └─USB support # └─OTG support (勾选为星号) ``` 3. 配置`rootfs`，使用命令`petalinux-config -c rootfs`，按下面提示或[source/petalinux_config/rootfs_config](../source/petalinux_config/rootfs_config)配置 ```shell # Filesystem Packages # ├─base # | ├─shell # | | └─bash # | | └─bash (勾选为星号) # | ├─tar # | | └─tar (勾选为星号) # | ├─util-linux # | | ├─util-linux-blkid (勾选为星号) # | | ├─util-linux-lscpu (勾选为星号) # | | ├─util-linux-umount (勾选为星号) # | | └─util-linux-mount (勾选为星号) # | └─xz # | ├─xz (勾选为星号) # | └─liblzma (勾选为星号) # ├─console # | ├─network # | | ├─curl # | | | ├─curl (勾选为星号) # | | | └─libcurl (勾选为星号) # | | ├─dropbear # | | | └─dropbear (不选) # | | ├─ethtool # | | | └─ethtool (勾选为星号) # | | ├─lrzsz # | | | └─lrzsz (勾选为星号) # | | ├─minicom # | | | └─minicom (勾选为星号) # | | ├─openssh # | | | ├─openssh (勾选为星号) # | | | ├─openssh-misc (勾选为星号) # | | | ├─openssh-sshd (勾选为星号) # | | | ├─openssh-keygen (勾选为星号) # | | | ├─openssh-ssh (勾选为星号) # | | | ├─openssh-sftp (勾选为星号) # | | | ├─openssh-sftp-server (勾选为星号) # | | | └─openssh-scp (勾选为星号) # | | └─wget # | | └─wget (勾选为星号) # | ├─utils # | | ├─bash-completion # | | | ├─bash-completion (勾选为星号) # | | | └─bash-completion-extra (勾选为星号) # | ├─bzip2 # | | ├─bzip2 (勾选为星号) # | | └─libbz2 (勾选为星号) # | ├─file # | | └─file (勾选为星号) # | ├─findutils # | | └─findutils (勾选为星号) # | ├─gawk # | | └─gawk (勾选为星号) # | ├─grep # | | └─grep (勾选为星号) # | ├─gzip # | | └─gzip (勾选为星号) # | ├─less # | | └─less (勾选为星号) # | ├─man # | | └─man (勾选为星号) # | ├─man-pages # | | └─man-pages (勾选为星号) # | ├─screen # | | └─screen (勾选为星号) # | ├─sed # | | └─sed (勾选为星号) # | ├─unzip # | | └─unzip (勾选为星号) # | ├─vim # | | ├─vim (勾选为星号) # | | ├─vim-syntax (勾选为星号) # | | └─vim-common (勾选为星号) # | └─zip # | └─zip (勾选为星号) # ├─devel # | └─lsof # | └─lsof (勾选为星号) # ├─libs # | ├─ncurses # | | ├─ncurses (勾选为星号) # | | ├─ncurses-terminfo-base (勾选为星号) # | | ├─ncurses-tools (勾选为星号) # | | └─ncurses-terminfo (勾选为星号) # | └─which # | └─which (勾选为星号) # ├─misc # | ├─perf # | | └─perf (勾选为星号) # | └─packagegroup-core-ssh-dropbear # | └─packagegroup-core-ssh-dropbear (不选) # Image Features # ├─imagefeature-ssh-server-dropbear (不选) # ├─imagefeature-ssh-server-openssh (勾选为星号) # ├─imagefeature-hwcodecs (勾选为星号) # ├─imagefeature-package-management (勾选为星号) # modules # ├─encoder (不选) # PetaLinux RootFS Settings # ├─ADD_EXTRA_USERS (root:3703;petalinux:3703;) # ├─ADD_USERS_TO_GROUPS (petalinux:audio,video;) # └─ADD_USERS_TO_SUDOERS (petalinux) ``` 8. 替换`~/ps-linux/project-spec/meta-user/recipes-bsp/u-boot/files/platform-top.h`为[platform-top.h](../source/petalinux_config/platform-top.h)，用于添加u-boot所需的环境变量，实现动态加载比特流文件 ### 编译系统 1. 编译工程，使用命令`petalinux-build`。编译完成，在当前工程目录下生成`images`文件夹，该命令将生成设备树文件、`FSBL`文件、`U-Boot`文件，`Linux Kernel`文件和`rootfs`文件镜像 2. 制作BOOT.BIN启动文件，具体命令如下： ```shell $ cd ~/ps-linux/images/linux/ # 生成的BOOT.BIN在该路径下 $ petalinux-package --boot --fsbl ./zynq_fsbl.elf --u-boot ./u-boot.elf --force ``` ### 编译驱动 依次运行如下命令，编译驱动程序 ```shell $ petalinux-build -c encoder ``` 编译后的模块文件为`ps-linux/build/tmp/sysroots-components/zynq_generic/encoder/lib/modules/5.15.36-xilinx-v2022.2/extra/encoder.ko` ### 编译应用程序 在运行make时要设置好交叉编译工具链前缀，命令如下 ```shell $ make CROSS_COMPILE=交叉编译工具链前缀 例如 make CROSS_COMPILE=/home/miaow/software/gcc-linaro-12.2.1-2023.04-x86_64_arm-linux-gnueabihf/bin/arm-none-linux-gnueabihf- ``` 编译后的可执行文件为工程目录的`build/target`，交叉编译工具链前缀也可以在Makefile中修改设定 ## 部署 有两种方式部署，一种是修改文件系统，这也是我第一次构建这个系统时的操作；另一种是直接写入镜像，推荐使用这种方式，省时省力不易出错 > 注意：修改文件系统方法所需的文件按上一章节编译得到或者从github的release中下载；直接写入镜像所需的文件在release中 ### 修改文件系统 1. 给SD卡创建DOS分区表，然后分2个区并创建文件系统，细节如下表： | 扇区 | 大小 | 分区类型 | 文件系统 | 卷标 | | -------------- | -------------- | ----------------- | -------- | ------ | | 2048~x扇区 | 100M | C W95 FAT32 (LBA) | FAT32 | boot | | x扇区~最后扇区 | ≈SD卡大小-100M | 83 Linux | ext4 | rootfs | 2. 将打包和编译得到的`BOOT.BIN`、`boot.scr`、`system.bit`和`image.ub`复制到`boot`分区；将`rootfs.tar.gz`解压到`rootfs`分区 这里的`system.bit`为比特流文件，可以由`petalinux`从`XSA`文件中提取，也可以是`vivado`生成的，注意重命名为`system.bit`。 3. 拨码开关拨到SD卡启动，插入SD卡到XME0724底板上，上电启动。 4. 终端软件连接底板上的串口，波特率115200，8位，1停止位，无校验 > 注意：github的release中包含了修改完成的`rootfs.tar.gz`，因此无需重复下面的步骤，这里仅用作记录修改步骤 5. 修改`/etc/shadow`文件，将`root`用户的密码删除，切换到`root`用户并设定密码为`3703`，具体命令如下: ```shell $ sudo sed "1c root::15069:0:99999:7:::" /etc/shadow # 如果没有sed命令，用任何其他方式都可以，比如vim $ su root $ passwd ``` 6. 配置网络和`ssh`服务，用`root`登录： ```shell $ vi /etc/network/interfaces 添加或确认内容如下： auto eth0 iface eth0 inet static address 192.168.10.10 netmask 255.255.255.0 gateway 192.168.10.1 $ vi /etc/ssh/sshd_config 确认修改如下选项： PermitRootLogin yes PermitEmptyPasswords yes PasswordAuthentication yes $ reboot ``` 7. 电脑网卡设置到开发板同一网段 SSH连接信息如下 ```shell 在电脑上执行下面命令 $ sshpass -p "3703" ssh root@192.168.10.10 -p 22 ``` 8. 安装编译得到的驱动文件`encode.ko`，并设置自动加载，对应自启脚本可以如下方式写入，也可以直接上传[script/loadencoder.sh](../script/loadencoder.sh)，ssh方式，`root`登录: ```shell 上传encoder.ko到/lib/modules/[内核版本]/extra/ $ cd /lib/modules/[内核版本]/extra/; depmod $ set +H $ echo -e "#!/bin/sh\nmodprobe encoder" > /etc/init.d/loadencoder.sh $ chmod 755 /etc/init.d/loadencoder.sh $ cd /etc/rc5.d $ ln -s ../init.d/loadencoder.sh S20loadencoder.sh ``` 9. 安装编译得到的应用程序target，并设置自启动，对应脚本见[script/target.sh](../script/target.sh) ssh方式，root登录: ```shell 上传target到/home/root $ cd ~ $ chmod 755 target $ set +H $ echo -e "#!/bin/sh\nif [ -x /home/root/target ]; then\n /home/root/target\nfi" > /etc/init.d/target.sh $ chmod 755 /etc/init.d/target.sh $ cd /etc/rc5.d $ ln -s ../init.d/target.sh S99target.sh ``` 10. \[可选\] 设置`.bashrc`，修改`PS1`，对应脚本见[script/.profile](../script/.profile)和[script/.bashrc](../script/.bashrc) ```shell $ cd ~; rm .bashrc .profile 上传.bashrc和.profile到/home/root $ if [ ! -a /home/petalinux/.profile ]; then cp /home/ root/.profile /home/petalinux/ fi $ if [ ! -a /home/petalinux/.bashrc ]; then cp /home/root/. bashrc /home/petalinux/ & chown petalinux:petalinux -R / home/petalinux fi $ source ~/.profile ``` 11. \[可选\] 安装`ncurses-6.3`和`htop` ```shell $ cd ~; rz # 上传ncurses-6.3.tar.gz $ tar xmzf /home/root/ncurses-6.3.tar.gz -C /usr/ $ rz # 上传htop.tar.gz $ tar xmzf /home/root/htop.tar.gz -C /usr/ $ echo "export TERMINFO=/usr/share/terminfo" >> /etc/profile $ reboot ``` ### 直接写入镜像 强烈推荐的傻瓜式的方法，在windows上准备好正版[DiskGenius标准版或专业版](https://www.diskgenius.cn/)，盗版有概率写入错误数据，从release中下载`sdimage.pmfx`文件 1. 在windows上插入16G的TF卡 2. 打开`DiskGenius` 3. 左侧栏选中TF卡，右键，从镜像文件还原磁盘 4. 选`sdimage.pmfx`文件 5. 点击开始 把TF卡插回板子，启动方式拨到SD卡启动，上电。要进入系统，参考修改文件系统章节的第7步。