從一開始的 Xilinx SoC 開發,PetaLinux 使用(二)

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上一篇文章中,我們透過 petalinux-build 編譯完了某些東西,這些東西可以讓我們製作一個可以開機的 SD 卡,讓 Xilinx 的 SoC 可以開機,並且可以跟 FPGA 端互動。

製作 SD 卡分割表

首先,為了讓 PetaLinux build 出來的東西可以放到 SD 卡執行,我們要先把 SD 卡分割成以下的樣子:

  • FAT16 分割區,200MB 一定足夠。
  • 剩下都做成 ext4 分割區。

PetaLinux 資料夾結構

接著,我們來看一下 PetaLinux workspace 中一些比較重要的資料夾,這些資料夾中,可能包含了一些檔案,要複製到 SD 卡上,或是這些檔案會影響到我們編譯出來的東西。

  • components/plnx_workspace/device-tree/device-tree/
    • 不能亂改這個資料夾裡面的內容,但是裡面的 system-conf.dtsisystem-conf.dtsipl.dtsi 是在描述整個 SoC,可以簡單翻一下。
  • images/linux/
    • 許多編譯出來的檔案都在這邊,包括要放在 SD 卡的開機磁區跟根目錄磁區的檔案都在這邊。
  • project-spec/meta-user/recipes-bsp/device-tree/files/
    • 前面描述整個 SoC 的檔案是不能更動的,如果要微調 SoC 的描述的話,只能在這個資料夾下面的 system-user.dtsi 去作調整。順帶一提,裡面還有一個 pl-custom.dtsi,看起來也像提供調整 SoC 的功能,但是預設是不使用這個檔案的,非常的整人。

重新編譯 PetaLinux

如果是照著上一篇的步驟編譯的話,全部用的是預設的設定編譯的,而預設的設定可能不是用 SD 卡開機,因此可能會開不了機。為此,我們需要正確設定之後重新編譯一次,透過這個指令重新設定 PetaLinux。

1petalinux-config -c

下了這個指令,我們會看到這樣的界面。

這邊條列出要更動的設定:

  • Subsystem AUTO Hardware Settings
    • Memory Settings
      • System memory size 這邊設定成 PS side 總 memory 的一半,最多 2GB。
    • Advanced bootable images storage Settings
      • boot image settingsimage storage media 是 primary sd。
      • u-boot env partition settingsimage storage media 是 primary sd。
      • kernel image settingsimage storage media 是 primary sd。
  • FPGA Manager
    • Fpga Manager 確定有關掉。
  • Image Packaging Configuration
    • Root filesystem type 選 ext4,跟我們上面的設定一樣。
    • Device node of SD device,是 ext4 那個磁區 /dev/mmcblk0p2
    • Root filesystem formats 留下 cpio 就好,不動也是可以。
    • Copy final images to tftpboot 可以關掉。
  • Yocto Settings
    • Parallel thread execution 可以設定最多用幾個 thread 去跑。

最後,我們用這個指令編譯出開機 FPGA 上的 Linux 需要的所有檔案,這個指令還是要跑一陣子,需要有點耐心。

1petalinux-build
2cd images/linux/
3petalinux-package --boot --fsbl zynqmp_fsbl.elf --fpga system.bit --pmufw pmufw.elf --atf bl31.elf --u-boot u-boot.elf --force

安裝到 SD 卡

上一個步驟中,我們 cd 到了 images/linux/ 資料夾下應該會有這四個檔案 BOOT.BINimage.ubboos.scrrootfs.cpio,這四個檔案可以幫助我們建構開機用的 SD 卡。

  • 第一個磁區
    • BOOT.BINimage.ubboos.scr 複製進來就好。
  • 第二個磁區
    • (這個指令可以先不要跑,等下一段看完之後再跑。)
    • cd 到第二個磁區執行 cpio -i < /XXX/XXX/rootfs.cpio,注意中間有個 <,那不是筆誤,這個指令會把檔案系統 (rootfs) 解開在當前的資料夾。
    • 這個指令只有更動 rootfs 的時候要跑,大部分的時候 petalinux-build 之後不用跑。

Rootfs

經過上述步驟,已經可以把 SD 卡插入 FPGA 開機了,FPGA 上有一些開關要撥到正確的位置才能開機,關於這點請遵循原廠教學。不過預設的檔案系統安裝的東西很少,如果我們希望上面有更多軟體的話,還須額外設定 rootfs。

Rootfs 其實就是一個檔案,可以想像他是一種 tar,只不過是專門給 Linux 檔案系統用的 tar,可以打包完整的 Linux root filesystem,所以才叫做 rootfs,而 cpio 也是 rootfs 的格式之一。

我們可以透過 petalinux-config -c rootfs 來選取說我們希望要在這個 Linux 上有安裝哪些軟體,操作方式跟一般 Linux 安裝軟體差不多,就是把想要的檔案勾起來就好了。因為不會想要每次都編譯、解開 rootfs,所以這個步驟建議是把需要的檔案一次勾選完。這邊我只列了我覺得最少的必要軟體,一般 linux 常見的 sudo, vim, python…,就要依據需求自己裝了。

  • Filesystem Packages
    • base
      • tar 嗯…..就是解壓縮用的,很重要。
    • misc
      • packagegroup-core-buildessential 就是 ubuntu 的 build-essential,像 gcc 什麼的都包在這包了。
  • Image Features
    • ssh-server-dropbear 關掉
    • ssh-server-openssh 打開,雖然 dropbear 是比較精簡的 ssh server,但是因為 openssh 用習慣了,所以還是選他吧。
  • PetaLinux RootFS Settings
    • 可以改 root 密碼

設定完成之後,一樣執行 petalinux-build (因為要編譯這些軟體,所以也是要很久),然後照上面的步驟,把 cpio 解開到 SD 卡的 ext4 磁區上面就好了。最後,去依照 Linux 一般的 openssh 設定流程,設定一下 ssh 的連線方式,在 FPGA 開機之後,就可以用 ssh 登入了。

結論

這篇文章中,我們已經可以把 SD 卡插入 FPGA 開機了。下一篇文章吧我們終於要回到 FPGA 上,讓 PL side 的 DMA 動起來搬運資料。