zynq7000 QSPI系统引导流程

目录

一、准备

二、设置交叉编译环境

三、编译u-boot、内核、dtb和制作randisk

3.1、移植u-boot

3.2、编译u-boot

3.3、编译内核

3.4、编译DTB

3.5、制作修改ramdisk文件系统

四、生成fsbl以及QSPI程序固化

4.1、生成fsbl

4.2、生成启动文件BOOT.BIN并固化

4.3、使用uboot的tftp将linux内核、设备树以及Ramdisk写入QSPI Flash

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一、准备

         1、一台装有Ubuntu的虚拟机。

         2、一块有zynq7000系列的板卡

         3、vivado开发环境，版本2016.4

         4、u-boot、device-tree、kernel以及randisk.image.gz。

二、设置交叉编译环境

         1、下载交叉编译链

                 xilinx-2011.09-50-arm-xilinx-linux-gnueabi.bin，直接搜这个，网上有资源。

         2、安装依赖库

                 sudo apt-get install lib32ncurses5 lib32z1

         3、修改shell

                 sudo dpkg-reconfigure -plow dash，在出现的界面中选no

         4、安装

                ./xilinx-2011.09-50-arm-xilinx-linux-gnueabi.bin，如果提示权限不够，则使用chmod 777添加权限，安装过程一直enter就行

         5、配置环境

         a)export CROSS_COMPILE=arm-xilinx-linux-gnueabi-

export PATH=/root/CodeSourcery/Sourcery_CodeBench_Lite_for_Xilinx_GNU_Linux/bin:$PATH

        注意第二行命令，要根据你实际安装的路径进行设置，如果你安装的时候是用root安装的，则上面的配置是正确的，如果用普通用户，则安装路径可能位于/home/usrname/CodeSourcery/Sourcery_CodeBench_Lite_for_Xilinx_GNU_Linux/bin

         上述方法在下次登录时环境变量失效

         b) 修改.bashrc文件：

                # vi ~/.bashrc

        在里面加入：

        export PATH="$PATH: /root/CodeSourcery/Sourcery_CodeBench_Lite_for_Xilinx_GNU_Linux/bin "

         该方法修改的环境变量在下次登录terminal时生效。

         6、验证

         arm-xilinx-linux-gnueabi-gcc -v

         注：在编译时如果报错：error: unrecognized command line option "-std=gnu11"，说明编译器不支持此选项，那么在Makefile中替换此选项-std=gnu11。替换成-std=gnu99或-std=c99或-std=c11等，主要看编译器都支持哪些编译选项，笔者的支持-std=gnu99,。因此在Makefile中替换选项-std=gnu11为-std=gnu99

三、编译u-boot、内核、dtb和制作randisk

3.1、移植u-boot

         这一小节用于新版本(2019.1)的u-boot移植

         在使用新版u-boot时，发现u-boot也支持设备树。设备树位置arch/arm/dts下面。在移植时：

         1）通过拷贝zynq-zed.dts然后修改文件名为zynq-xx.dts，主要注意修改memory的大小，然后一些设备的添加或者删除。

     2）拷贝zynq_zed_defconfig，然后修改文件名为zynq_xx_defconfig，然后修改CONFIG_DEFAULT_DEVICE_TREE="zynq-xx"

3.2、编译u-boot

         2.1“cd”进入u-boot源码根目录，选择待编译板配置，这里我们使用zynq_zc70x_config

                make CROSS_COMPILE=arm-xilinx-linux-gnueabi-  zynq_zc70x_config

         2.2 执行以下命令编译u-boot

                make   CROSS_COMPILE=arm-xilinx-linux-gnueabi-

         2.3使用命令将生成的u-boot更名为u-boot.elf

                mv u-boot u-boot.elf

         注：1）如果涉及到修改环境变量的话，请进入到include/configs/zynq-common.h进行修改。注意一个问题，就是uboot默认的env环境变量保存的位置。这里也可以修改u-boot启动时内核、devicetree和文件系统的在FLASH的起始地址以及长度。由于我们使用的QSPI启动，所以需要修改修改内核、设备树及内存文件系统在QSPI的起始位置，步骤如下：

      1）切换到bootloader源码目录，打开include/configs/zynq-common.h文件。使用vi zynq-common.h修改以下内核、设备树及内存文件系统在QSPI的起始位置

                        

     2）另外一个就是涉及到修改DDR SIZE的大小，include/configs/zynq_zed.h修改#define PHYS_SDRAM_1_SIZE (1024 * 1024 * 1024)

                

3.3、编译内核

       3.1 进入linux源码根目录，选择平台配置命令，生成makefile。xilinx_zynq_defconfig在 arch/arm/configs目录下

         make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-xilinx-linux-gnueabi- xilinx_zynq_defconfig

         3.2使用命令进入配置内核界面，配置内核

         make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-xilinx-linux-gnueabi- menuconfig

         3.3内核配置修改完成后，保存内核配置，编译内核

  make  ARCH=arm  CROSS_COMPILE=arm-xilinx-linux-gnueabi-        UIMAGE_LOADADDR=0x3000000  uImage

         注：uImage镜像存放路径：linux_root/arch/arm/boot/。

3.4、编译DTB

         4.1设备树源文件存放路径：linux root/arch/arm/boot/dts/ zynq-zc702.dts。

      4.2将linux_root/arch/arm/boot/dts/zynq-zc702.dts复制到linux根目录下，重命名为zynq-zc7035.dts，执行以下命令编译dts文件，生成dtb文件：

$./scripts/dtc/dtc -I dts-O dtb -o ./devicetree.dtb ./zynq-zc7035.dts

        

3.5、制作修改ramdisk文件系统

         制作ramdisk用到的是xilinx官方下载的uramdisk.image.gz

         5.1去掉 mkimage 生成的 64 bytes 的文件头，生成新的 ramdisk.image.gz。

                $dd if=uramdisk.image.gz bs=64 skip=1 of=ramdisk.image.gz

         5.2 将ramdisk.image.gz拷贝到开发虚拟机中，解压压缩包：

               gunzip ramdisk.image.gz

         5.3虚拟机上挂载根文件系统：

                chmod u+rwx ramdisk.image

                mkdir -p tmp_mnt/

                sudo mount -o loop ramdisk.image tmp_mnt/

        5.4 进入tmp_mnt目录，根据需求修改

                cd tmp_mnt/

        5.5同步文件系统并卸载ramdisk

               $ sync
               $ sudo umount tmp_mnt

         5.6用 gzip 压缩 ramdisk.image，生成 ramdisk.image.gz
                 $ gzip -9 ramdisk.image
         5.7用 mkimage 添加文件头，生成新的 uramdisk.image.gz 供 u-boot 使用
              $ mkimage -A arm -T ramdisk -C gzip -n Ramdisk -d ramdisk.image.gz  uramdisk.image.gz
         5.8删除临时文件 ramdisk.image.gz
                 $ rm ramdisk.image.gz

四、生成fsbl以及QSPI程序固化

4.1、生成fsbl

          首先，需要一个板卡的硬件工程，并用vivado软件打开。

         1.1 打开工程后，在Flow Navigator窗口中单击如下按钮生成bit文件：

                

         4.1.2 导出硬件信息

         成功生成bit文件后，若vivado project目录下无*.sdk文件夹，则直接Export Hardware，并在弹出的对话框中选中Include bitstream。

                

                

         4.1.3选择File->Launch SDK，进入sdk工程

                

         4.1.4选择File->New->Application Project

                

         4.1.5弹出新建工程界面，输入Project name “zynq_fsbl”，点击“next”

                

         4.1.6选择“Zynq FSBL”，点击finish

                

         4.1.7编译zynq_fsbl工程，工程debug目录下的zynq_fsbl.elf就是需要的fsbl文件

                

4.2、生成启动文件BOOT.BIN并固化

         4.2.1 选择菜单xilinx Tools->Create Boot Image

                

     4.2.2 选择fsbl.bif的存放地址，选择生成bin文件还是mcs文件，然后依次添加fsbl.elf（BootLoader）、bit文件(这里没有用到PL)、应用程序elf文件（这里就是linux的u-boot.elf），最终生成用于固化的bin或者mcs文件。

                

         4.2.3 将生成的BOOT.BIN文件下载到QSPI FLASH

         选择菜单选择菜单 Xilinx Tools->Program Flash，在弹出的对话框中选择需要下载的文件，点击Program开始固化程序。

               

         4.2.4 固化完成后断电重启就可以看到u-boot的启动信息。

4.3、使用uboot的tftp将linux内核、设备树以及Ramdisk写入QSPI Flash

                  uboot启动后进入到uboot命令行，我们需要用到的命令主要是sf命令：
                  sf erase 从设定地址开始，擦除设定大小的存储空间
                  sf read 将Flash中内容读到内存中
                  sf write 将内存中内容写到内存中

                  setenv serverip 192.168.1.104  设置tftp服务器的IP

                  tftpboot 0x8000 uImage       将uImage写到内存地址0x8000的位置

         4.3.1烧写内核到QSPI Flash

                   setenv serverip 192.168.1.104  设置tftp服务器的IP

                   sf probe 0 0 0                初始化QSPI Flash

                   sf erase 0x100000 0x400000   从0x100000开始擦除，大小0x400000

                   tftpboot 0x8000 uImage       将文件uImage传输到内存地址0x8000的位置

                   sf write 0x8000 0x100000 0x400000  将内存地址0x8000开始，大小0x400000的内容写到Flash的0x100000地址

         4.3.2 烧写设备树、文件系统

                   方法与内核烧写一样