petalinux定制ZYNQ的Linux操作系统

1. 概述

在进行Zynq-7000的Linux系统开发时，Xilinx官方提供了一个名为petalinux的工具。该工具运行在pc端的linux环境下，使用这个工具可以为目标板有量身定制kernel、rootfs等。该工具可与vivado设计工具一起配合使用，旨在简化 Zynq-7000 的Linux系统开发过程，提高设计生产力。本文将介绍petalinux定制Linux过程，给广大初学者提供参考。

2. 安装及环境设置

2.1 安装petalinux

PC端开发环境：ubuntu 16.04 LTS
petalinux版本：2018.3；安装文件：petalinux-v2018.3-final-installer.run
将安装文件petalinux-v2018.3-final-installer.run拷贝到ubuntu系统中，打开命令行终端并运行
​./petalinux-v2018.3-final-installer.run​，安装过程和window上软件的安装过程相同，在这里不做赘述。安装位置选择在/opt/petalinux/v2018_3​。

安装完成后，在安装根目录/opt/petalinux/v2018_3​下有如下文件

在tools/linux-i386/gcc-arm-linux-gnueabi/​目录下，有xilinx-linux的交叉编译器arm-linux-gnueabihf-gcc、arm-linux-gnueabihf-g++等。后期进行程序开发时可以使用这些编译器进行编译。这样编译出来的应用程序就可以在目标板的linux系统上正常使用。

网络上有好多文章提到了安装xilinx-2012.03-79-arm-xilinx-linux-gnueabi交叉编译器，实际操作中发现，利用xilinx-2012.03-79-arm-xilinx-linux-gnueabi编译器编译出来的程序在petalinux定制的操作系统中并不能正常使用。主要原因是xilinx-2012.03-79-arm-xilinx-linux-gnueabi采用的库和petalinux自带交叉编译器采用的库有差别。

2.2 配置环境变量

petalinux安装成功后，每次PC重新开机使用petalinux都需要对其所需的运行环境进行配置，运行命令如下
​source /opt/petalinux/v2018_3/settings.sh​
为了方便使用，可以设置别名
​alias sptl='source /opt/petalinux/v2018_3/settings.sh'​，添加该行命令到~/.bashrc​最后一行，以后设置运行环境只需要输入sptl​即可；

3.定制linux系统

3.1 导入

在利用petalinux定制zynq的linux系统，首先需要导入hdf文件，hdf文件由vivado生成。hdf位于vivado工程文件下，以“工程名.sdk”为名的文件夹中。将该文件夹整体拷贝到linux系统中。
在linux系统下，新建petalinux工程，运行命令
​petalinux-create -t project --template zynq -n ZYNQ_Linux_Test​
该命令表示新建一个名为ZYNQ_Linux_Test​的工程，并以zynq平台为模板。
运行后，会在当前位置生成一个名为ZYNQ_Linux_Test​的文件夹。

进入该文件夹，并运行命令petalinux-config --get-hw-description ~/hdf/ZYNQ_Linux_Test.sdk/​​。笔者在vivado上建立的工程名为ZYNQ_Linux_Test​​，并将生成的ZYNQ_Linux_Test.sdk​​复制到的~/hdf​​中。命令运行之后，出现如下界面。

petalinux会根据hdf文件所描述的硬件组成来配置petalinux，上图所示的各个项保持默认值即可。这里需要提醒的一个是，在Image Packaging Configuration​下面Packaging Root filesystem type​选择SD卡。原来默认是选择INITRAMFS​，如果选用默认选项，编译后目标板上的文件系统是建立在zynq的内存上的，在该文件系统上新建的文件在目标板掉电后不能保存。如果选择SD卡选项，文件系统是建立在SD卡中，掉电后仍然保存。

其他选项在这里就不赘述了，感兴趣可以在网上查下相关资料。最后保存，退出。

3.2 配置内核及rootfs

配置好硬件之后，接下来是就是配置linux内核和rootfs，首先是配置linux内核。
运行指令petalinux-config -c kernel​，出现如下界面 。

可见Linux内核版本是4.14.0，这里所有项目保持默认即可，不用修改，退出。

接着配置rootfs，运行petalinux-config -c rootfs​，出现如下界面。

在Petalinux Package Groups​中可以选择需要编译进去的软件，笔者利用这个系统主要是为了利用Opencv做图像处理，所以将Opencv和QT都编译进去。如下图所示：


在这里提一下，petalinux编译进去的QT版本是5.9.6，OPENCV的版本是3.3.0。也可以自己下载熟悉版本的代码进行交叉编译、安装。

在Petalinux RootFS Settings​下面可以设置Linux系统root用户的登录密码。

可以看到，笔者Linux的root用户的登录密码同样为root。设置完成后，保存并退出。

3.3 编译

至此，所有设置已经都设置完成，运行指令petalinux-build​对系统进行编译。
由于需要编译QT和OPENCV两个软件，编译过程中系统会自动从git上面下载需要的工具，所以在编译的过程中要保持联网状态。
编译成功后，运行指令petalinux-package --boot --fsbl --fpga --u-boot --force​，petalinux将生成目标板所需要引导文件、系统运行文件及文件系统。
所生成的文件位于ZYNQ_Linux_Test/images/linux​中，BOOT.BIN​和image.ub​分别为引导文件和系统运行文件，rootfs.tar.gz​为文件系统。

3. 制作启动盘及文件系统

将SD卡分为两个分区，一个名为boot分区，大小为100MB左右并格式化为FAT32分区。剩下空间建立rootfs分区，并格式化为ext4分区。这里在PC端Linux环境下，采用fdisk工具进行分区，具体过程可查阅相关文档。
将BOOT.BIN​和image.ub​复制到boot分区里面；
​rootfs.tar.gz​利用指令sudo tar -zxvf rootfs.tar.gz -C /media/用户名/rootfs/​解压到相应的目标位置。
至此，目标板Linux系统的启动盘制完毕。

4. 运行

将SD卡插入zynq板卡的SD卡槽中，通过拨码开关设置zynq板卡的启动设备为SD卡，上电，从串口终端可以看到Linux启动的打印信息。如下图。

在目标板/usr/lib中可以看到QT和OPENCV的库文件，如下图。

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