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。

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

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 AZYNQ5. 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-build11. 使用petalinux-package --boot制作 BOOT.BIN启动文件； 
petalinux-package --boot --fsbl --fpga --u-boot --force13. 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。