6449ebeeac
1. 应用程序实现了心跳包 2. 应用程序实现了4个相机的单独设置 3. 应用程序去除了有关喷阀、接收处理mask和硬件fifo相关的代码 4. 删除了fifo相关驱动程序 5. 修正了encoder驱动程序中的清除缓存逻辑 Co-authored-by: lyz <1942503466@qq.com>
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# 开发和部署
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## 开发
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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/)。
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### 生成硬件描述文件
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1. 下载[hardware/pl_platform](../hardware/pl_platform)文件夹到家目录，这里假设用户为miaow<br />在vivado 2022.1中执行tcl脚本，复原工程
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```tcl
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source /home/miaow/pl_platform/lower_machine.tcl
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```
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2. 重新生成`block design`的`output products`
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3. 生成`bitstream`后创建硬件描述文件，命令为
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```tcl
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# 下面命令中32为计算机逻辑内核数，按实际设定
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launch_runs impl_1 -to_step write_bitstream -jobs 32
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# 生成硬件描述文件
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write_hw_platform -fixed -include_bit -force -file /home/miaow/zynq/vivado_git/lower_machine/system_wrapper.xsa
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```
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硬件描述文件为`system_wrapper.xsa`
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### 创建PETALINUX工程
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1. 创建名为`ps-linux`的工程
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```shell
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$ cd ~
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$ petalinux-create -t project --template zynq -n ps-linux
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```
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2. 上传release中的硬件描述文件`system_wrapper.xsa`到`ps-linux`目录中并config
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```shell
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system_wrapper.xsa上传到~/ps-linux
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$ petalinux-config --get-hw-description system_wrapper.xsa
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```
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在`petalinux-config`时候，按下面提示配置
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```shell
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# Subsystem AUTO Hardware Settings
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# ├─Serial Settings
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# | ├─FSBL Serial stdin/stdout (设为ps7_uart_0)
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# | ├─DTG Serial stdin/stdout (设为ps7_uart_0)
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# | └─System stdin/stdout baudrate for ps7_uart_0 (设为115200)
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# ├─Ethernet Settings
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# | ├─Randomise MAC address (不选)
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# | ├─Primary Ethernet (设为ps7_ethernet_0)
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# | ├─Obtain IP address automatically (不选)
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# | ├─Static IP address (设为192.168.10.10)
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# | ├─Static IP netmask (设为255.255.255.0)
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# | └─Static IP gateway (设为192.168.10.1)
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# ├─Flash Settings
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# | └─Primary Flash (设为ps7_qspi_0)
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# ├─Flash Settings
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# | └─Primary Flash (设为ps7_qspi_0)
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# ├─SD/SDIO Settings
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# | └─Primary SD/SDIO (设为ps7_sd_0)
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# Image Packaging Configuration
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# └─Image Packaging Configuration
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# ├─Root filesystem type (设为EXT4 (SD/eMMC/SATA/USB))
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# ├─name for bootable kernel image (设为image.ub)
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# ├─Root filesystem formats (设为tar.gz)
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# └─Copy final images to tftpboot (不选)
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```
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4. 创建一个模块
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```shell
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$ petalinux-create -t modules --name encoder --enable
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```
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1. 上传驱动代码[source/linux_driver/encoder.c](../source/linux_driver/encoder.c)到下面的目录中
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```shell
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~/ps-linux/project-spec/meta-user/recipes-modules/encoder/files
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```
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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)
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```shell
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$ cd ~/ps-linux/project-spec/meta-user/recipes-bsp/device-tree/files
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$ rm system-user.dtsi
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上传source/petalinux_devicetree/system-user.dtsi
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```
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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
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```shell
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# File systems
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# ├─FUSE (Filesystem in Userspace) support (勾选为星号)
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# └─DOS/FAT/EXFAT/NT Filesystems
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# ├─Enable FAT UTF-8 option by default (勾选为星号)
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# ├─exFAT filesystem support (勾选为星号)
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# ├─NTFS file system support (勾选为星号)
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# └─NTFS write support (勾选为星号)
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# Device Drivers
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# └─USB support
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# └─OTG support (勾选为星号)
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```
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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
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```shell
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# Filesystem Packages
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# ├─base
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# | ├─shell
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# | | └─bash
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# | | └─bash (勾选为星号)
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# | ├─tar
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# | | └─tar (勾选为星号)
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# | ├─util-linux
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# | | ├─util-linux-blkid (勾选为星号)
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# | | ├─util-linux-lscpu (勾选为星号)
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# | | ├─util-linux-umount (勾选为星号)
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# | | └─util-linux-mount (勾选为星号)
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# | └─xz
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# | ├─xz (勾选为星号)
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# | └─liblzma (勾选为星号)
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# ├─console
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# | ├─network
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# | | ├─curl
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# | | | ├─curl (勾选为星号)
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# | | | └─libcurl (勾选为星号)
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# | | ├─dropbear
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# | | | └─dropbear (不选)
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# | | ├─ethtool
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# | | | └─ethtool (勾选为星号)
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# | | ├─lrzsz
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# | | | └─lrzsz (勾选为星号)
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# | | ├─minicom
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# | | | └─minicom (勾选为星号)
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# | | ├─openssh
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# | | | ├─openssh (勾选为星号)
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# | | | ├─openssh-misc (勾选为星号)
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# | | | ├─openssh-sshd (勾选为星号)
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# | | | ├─openssh-keygen (勾选为星号)
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# | | | ├─openssh-ssh (勾选为星号)
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# | | | ├─openssh-sftp (勾选为星号)
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# | | | ├─openssh-sftp-server (勾选为星号)
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# | | | └─openssh-scp (勾选为星号)
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||
# | | └─wget
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||
# | | └─wget (勾选为星号)
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# | ├─utils
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# | | ├─bash-completion
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# | | | ├─bash-completion (勾选为星号)
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# | | | └─bash-completion-extra (勾选为星号)
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# | ├─bzip2
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# | | ├─bzip2 (勾选为星号)
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# | | └─libbz2 (勾选为星号)
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# | ├─file
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# | | └─file (勾选为星号)
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# | ├─findutils
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# | | └─findutils (勾选为星号)
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# | ├─gawk
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# | | └─gawk (勾选为星号)
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# | ├─grep
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# | | └─grep (勾选为星号)
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# | ├─gzip
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# | | └─gzip (勾选为星号)
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# | ├─less
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# | | └─less (勾选为星号)
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# | ├─man
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# | | └─man (勾选为星号)
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# | ├─man-pages
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# | | └─man-pages (勾选为星号)
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# | ├─screen
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# | | └─screen (勾选为星号)
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# | ├─sed
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# | | └─sed (勾选为星号)
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# | ├─unzip
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# | | └─unzip (勾选为星号)
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# | ├─vim
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# | | ├─vim (勾选为星号)
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# | | ├─vim-syntax (勾选为星号)
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# | | └─vim-common (勾选为星号)
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# | └─zip
|
||
# | └─zip (勾选为星号)
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# ├─devel
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||
# | └─lsof
|
||
# | └─lsof (勾选为星号)
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||
# ├─libs
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# | ├─ncurses
|
||
# | | ├─ncurses (勾选为星号)
|
||
# | | ├─ncurses-terminfo-base (勾选为星号)
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# | | ├─ncurses-tools (勾选为星号)
|
||
# | | └─ncurses-terminfo (勾选为星号)
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||
# | └─which
|
||
# | └─which (勾选为星号)
|
||
# ├─misc
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||
# | ├─perf
|
||
# | | └─perf (勾选为星号)
|
||
# | └─packagegroup-core-ssh-dropbear
|
||
# | └─packagegroup-core-ssh-dropbear (不选)
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||
# Image Features
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# ├─imagefeature-ssh-server-dropbear (不选)
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# ├─imagefeature-ssh-server-openssh (勾选为星号)
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# ├─imagefeature-hwcodecs (勾选为星号)
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# ├─imagefeature-package-management (勾选为星号)
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# modules
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# ├─encoder (不选)
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# PetaLinux RootFS Settings
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# ├─ADD_EXTRA_USERS (root:3703;petalinux:3703;)
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# ├─ADD_USERS_TO_GROUPS (petalinux:audio,video;)
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# └─ADD_USERS_TO_SUDOERS (petalinux)
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```
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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
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### 编译系统
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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
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2. 制作BOOT.BIN启动文件，具体命令如下：
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```shell
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$ cd ~/ps-linux/images/linux/ # 生成的BOOT.BIN在该路径下
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$ petalinux-package --boot --fsbl ./zynq_fsbl.elf --u-boot ./u-boot.elf --force
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```
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### 编译驱动
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依次运行如下命令，编译驱动程序
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```shell
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$ petalinux-build -c encoder
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```
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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`
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### 编译应用程序
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在运行make时要设置好交叉编译工具链前缀，命令如下
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```shell
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$ make CROSS_COMPILE=交叉编译工具链前缀
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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-
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```
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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
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## 部署
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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
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> 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
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### 修改文件系统
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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：
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| 扇区 | 大小 | 分区类型 | 文件系统 | 卷标 |
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| -------------- | -------------- | ----------------- | -------- | ------ |
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| 2048~x扇区 | 100M | C W95 FAT32 (LBA) | FAT32 | boot |
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| x扇区~最后扇区 | ≈SD卡大小-100M | 83 Linux | ext4 | rootfs |
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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
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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`。
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3. 拨码开关拨到SD卡启动，插入SD卡到XME0724底板上，上电启动。
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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
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> 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
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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:
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```shell
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$ sudo sed "1c root::15069:0:99999:7:::" /etc/shadow
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# 如果没有sed命令，用任何其他方式都可以，比如vim
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$ su root
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$ passwd
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```
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6. 配置网络和`ssh`服务，用`root`登录：
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```shell
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$ vi /etc/network/interfaces
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添加或确认内容如下：
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auto eth0
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iface eth0 inet static
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address 192.168.10.10
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netmask 255.255.255.0
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gateway 192.168.10.1
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$ vi /etc/ssh/sshd_config
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确认修改如下选项：
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PermitRootLogin yes
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PermitEmptyPasswords yes
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PasswordAuthentication yes
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$ reboot
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```
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7. 电脑网卡设置到开发板同一网段 SSH连接信息如下
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```shell
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在电脑上执行下面命令
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$ sshpass -p "3703" ssh root@192.168.10.10 -p 22
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```
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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:
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```shell
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上传encoder.ko到/lib/modules/[内核版本]/extra/
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$ cd /lib/modules/[内核版本]/extra/; depmod
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$ set +H
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$ echo -e "#!/bin/sh\nmodprobe encoder" > /etc/init.d/loadencoder.sh
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$ chmod 755 /etc/init.d/loadencoder.sh
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$ cd /etc/rc5.d
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$ ln -s ../init.d/loadencoder.sh S20loadencoder.sh
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```
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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)
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ssh方式，root登录:
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```shell
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上传target到/home/root
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$ cd ~
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$ chmod 755 target
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$ set +H
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$ echo -e "#!/bin/sh\nif [ -x /home/root/target ]; then\n /home/root/target\nfi" > /etc/init.d/target.sh
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$ chmod 755 /etc/init.d/target.sh
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$ cd /etc/rc5.d
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$ ln -s ../init.d/target.sh S99target.sh
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```
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10. \[可选\] 设置`.bashrc`，修改`PS1`，对应脚本见[script/.profile](../script/.profile)和[script/.bashrc](../script/.bashrc)
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```shell
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$ cd ~; rm .bashrc .profile
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上传.bashrc和.profile到/home/root
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$ if [ ! -a /home/petalinux/.profile ]; then cp /home/ root/.profile /home/petalinux/ fi
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$ if [ ! -a /home/petalinux/.bashrc ]; then cp /home/root/. bashrc /home/petalinux/ & chown petalinux:petalinux -R / home/petalinux fi
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$ source ~/.profile
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```
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11. \[可选\] 安装`ncurses-6.3`和`htop`
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```shell
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$ cd ~; rz # 上传ncurses-6.3.tar.gz
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$ tar xmzf /home/root/ncurses-6.3.tar.gz -C /usr/
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$ rz # 上传htop.tar.gz
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$ tar xmzf /home/root/htop.tar.gz -C /usr/
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||
$ echo "export TERMINFO=/usr/share/terminfo" >> /etc/profile
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$ reboot
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```
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### 直接写入镜像
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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
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1. 在windows上插入16G的TF卡
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2. 打开`DiskGenius`
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3. 左侧栏选中TF卡，右键，从镜像文件还原磁盘
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4. 选`sdimage.pmfx`文件
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5. 点击开始
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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。
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