新近入手了一塊國產(chǎn)化ZedBoard贱勃，全兼容Digilent ZedBoard，物美價廉贵扰。通過幾天時間摸索戚绕，u-boot，linux耘子，linaro都從官網(wǎng)下載了源碼并編譯生成鏡像球切，并通過SD卡啟動成功吨凑，通過本文記錄如下怀骤。主要講操作，涉及些許原理，遇到過的問題也對現(xiàn)象焚鹊、思路末患、解決辦法做了記錄，在這里分享給大家嚷炉。更多的ZedBoard Demo教程申屹，可以訪問我的個人網(wǎng)站www.qingchengyouran.com獲取隧膏。

概述

zynq啟動流程

Zynq芯片啟動流程如上圖所示胞枕，可以看出想要將ZedBoard從SD卡啟動，需要完成以下準(zhǔn)備工作：

1. 將SD卡分為fat32和ext4兩個分區(qū)队询，fat32分區(qū)保存Linux的內(nèi)核映像构诚，ext4分區(qū)保存Linux文件系統(tǒng)唤反，
2. 通過Vivado生成Bit文件，
3. 導(dǎo)出硬件配置肠缨，在SDK中生成fsbl文件盏阶，
4. 編譯u-boot源碼生成u-boot.elf名斟，將.bit、fsbl.elf闷袒、u-boot.elf合成為BOOT.BIN文件并拷貝到fat32分區(qū)囊骤，
5. 編譯xilinx-linux源碼生成uImage冀值，拷貝到fat32分區(qū)
6. 在xilinx-linux源碼中修改dts文件列疗，并用dtc工具生成devicetree.dtb，拷貝到fat32分區(qū)
7. 將linaro文件系統(tǒng)拷貝到ext4分區(qū)

可以使用我生成的鏡像做測試告材， https://pan.baidu.com/s/1p2Pgu_YF-vdSDqxUYbxOcQ 创葡，提取碼：xtjq

環(huán)境

ZedBoard Zynq Evaluation and Development Kit (xc7z020clg484-1)
BanQ-A1 32G TF存儲卡 + SanDisk microSD Adapter + 川宇USB3.0高速讀卡器
Xilinx Vivado 2017.1
Xilinx SDK 2017.1
VMWare 12.5.2 build-4638234 + Ubuntu 14.04
交叉編譯工具鏈?zhǔn)褂胊rm-xilinx-linux-gnueabi-
putty_V0.63.0.0.43510830

一灿渴、SD卡分區(qū)

Xilinx推薦SD卡至少大于4GB，speed-grade為6或者更高蹬挤，在Linux下操作棘幸，分區(qū)軟件使用GParted误续。

1. sudo apt-get install GParted 蹋嵌，安裝 gparted分區(qū)工具，
2. 插入SD卡躏仇，在VMWare中點(diǎn)擊“虛擬機(jī) -> 可移動設(shè)備 -> Prolific USB SD Card Reader -> 連接 ”焰手，讓ubuntu識別到SD卡怀喉，
3. sudo gparted躬拢，運(yùn)行GParted，
4. 工具欄選擇/dev/sdb，先umount已有分區(qū)馅袁，再Delete掉汗销，為格式化做準(zhǔn)備抵窒，

5. 新建分區(qū)李皇，第一個分區(qū)至少60MB宙枷，格式化為fat32文件系統(tǒng)慰丛，F(xiàn)ree space preceding需要設(shè)置為4MB诅病，Label為BOOT粥烁，

   
   
6. 新建分區(qū)讨阻，第二個分區(qū)用完剩余空間变勇，格式化為ext4文件系統(tǒng)，Label為rootfs飞袋。
7. 在工具欄點(diǎn)擊綠色的勾“Apply All Opertaions”巧鸭，進(jìn)行格式化麻捻。
   
   
   以上操作請參考ug1144-petalinux-tools-reference-guide贸毕，configuring SD Card ext filesystem Boot
   以上操作都是在Ubuntu中進(jìn)行明棍，也可以在Windows下對SD卡進(jìn)行分區(qū)摊腋，具體步驟見在Windows下對ZedBoard SD卡進(jìn)行分區(qū)。

二视粮、新建Vivado工程并生成Bit文件

1. 打開Vivado2017.1蕾殴，Create Project，RTL Project娃殖，Board:ZedBoard Zynq Evaluation and Development Kit炉爆，F(xiàn)inish
2. 左側(cè)Project Manager -> IP Integrator -> Create Block Design , 在Diagram視圖中Add Ip -> ZYNQ7 Processing System芬首，并點(diǎn)擊上方的Run Block Automation逼裆，Vivado會按照內(nèi)置的ZedBoard電路自動生成部分連接胜宇，包括DDR等,

3. 我只生成最簡化的FPGA工程桐愉，所以打算去掉圖中標(biāo)紅的部分的配置，雙擊Zynq IP左痢，在彈出的窗口中依次去掉M AXI GP0 Interface俊性、Timer 0定页、FCLK_CLK0的勾就可以绽诚，

   
   

4. 特別注意憔购，修改SD卡IO的Speed玫鸟，從默認(rèn)的fast->slow屎飘。并修改SDIO的Requested Frequency為25MHz(默認(rèn)是50MHz)。這樣可以適配更多種類的SD卡檐盟，以免部分品牌SD卡出現(xiàn)啟動失敗的情況葵萎，

   
   

5. 此時Diagram如下圖羡忘，通過Create HDL Wrapper自動生成頂層文件磕昼，再點(diǎn)擊Generate BitStream票从，

   
   
6. 等待幾分鐘峰鄙，在...\zed_helloworld\zed_helloworld.runs\impl_1路徑下生成bit文件先馆。

三煤墙、在SDK中編譯出fsbl.el

1. 在上一步的Vivado工程中，F(xiàn)ile -> Export -> Export Hardware铣减，勾選include bitstream葫哗，確認(rèn)后會在vivado根目錄下生成zed_helloworld.sdk文件夾及Zed_HelloWorld_wrapper.hdf文件球涛，這就是bit對應(yīng)的硬件描述文件亿扁，用以配置fsbl从祝，
2. File -> Launch SDK，在SDK中File -> New -> Application Project擎浴，在彈出的窗口中輸入Project Name為zedhello_fsb贮预，其它選項默認(rèn)萌狂，點(diǎn)擊Next茫藏，
3. 在Templates中選擇Zynq FSBL，點(diǎn)擊Finish凉当，
4. SDK會自動編譯出zedhello_fsbl.elf看杭，默認(rèn)在zed_helloworld.sdk/zedhello_fsbl/Debug路徑下楼雹。

四贮缅、在虛擬機(jī)中編譯出u-boot.elf介却，并在SDK中生成BOOT.BIN

1. 從GitHub上下載Xilinx發(fā)布的u-boot源碼齿坷，網(wǎng)址為https://github.com/Xilinx/u-boot-xlnx永淌，建議直接從releases中下載遂蛀，xilinx一般一季度更新一次，此處選擇當(dāng)前交叉編譯工具（arm-xilinx-linux-gnueabi-）支持的較新的u-boot-xlnx-xilinx-v2016.4.tar版本饺蚊，
2. 在虛擬機(jī)中通過tar -xvf u-boot-xlnx-xilinx-v2016.4.tar解壓污呼，
3. 進(jìn)入u-boot燕酷，打開include/configs/zynq-common.h苗缩，將sdboot的參數(shù)修改如下：

   "sdboot=if mmcinfo; then " \
            "run uenvboot; " \
            "echo Copying Linux from SD to RAM... && " \
            "load mmc 0 ${kernel_load_address} ${kernel_image} && " \
            "load mmc 0 ${devicetree_load_address} ${devicetree_image} && " \
            "bootm ${kernel_load_address} - ${devicetree_load_address}; " \
        "fi\0" \

4. 設(shè)置交叉編譯工具鏈為arm-xilinx-linux-gnueabi-酱讶，在終端中泻肯，依次執(zhí)行如下兩條指令

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

5. 在根目錄下生成u-boot灶挟，即為鏡像毒租。通過mv u-boot u-boot.elf重命名為elf格式墅垮。

6. 將前兩步生成的zedhello_fsbl.elf噩斟、Zed_HelloWorld_wrapper.bit剃允、u-boot.elf放到同一個路徑下斥废，在SDK中Xilinx Tools -> Create Boot Image

   
   
7. 如上圖配置牡肉，一次Add三個文件，其中zedhello_fsbl.elf為bootloader毛俏，另兩個為datafile煌寇，點(diǎn)擊Create Image阀溶，在同一路徑下生成BOOT.BIN银锻。

五击纬、編譯xilinx-linux源碼掉弛，生成uImage

1. 從GitHub上下載Xilinx發(fā)布的linux源碼，網(wǎng)址為https://github.com/Xilinx/linux-xlnx殃饿，從releases中下載谋作，xilinx一般一季度更新一次，此處選擇當(dāng)前交叉編譯工具（arm-xilinx-linux-gnueabi-）支持的較新的xilinx-v2016.4.tar.gz版本乎芳，
2. 在虛擬機(jī)中通過tar -xvzf u-boot-xlnx-xilinx-v2016.4.tar解壓遵蚜，
3. 打開終端，進(jìn)入解壓出的目錄奈惑，依次執(zhí)行如下兩條指令吭净，

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-xilinx-linux-gnueabi- xilinx_zynq_defconfig
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-xilinx-linux-gnueabi- uImage LOADADDR=0x00008000

4. 等待時間較長，生成的uImage在arch/arm/boot目錄下寂殉。

六、生成devicetree.dtb

設(shè)備樹devicetree是內(nèi)核啟動必須的原在，u-boot在跳到內(nèi)核入口前會把這一塊數(shù)據(jù)復(fù)制到DDR的已知地址友扰。

1. 使用gedit打開arch/arm/boot/dts/zynq-zed.dts文件,
2. 將第15行#include "zynq-7000.dtsi"修改為 /include/ "zynq-7000.dtsi"
3. 在第34行添加bootargs參數(shù)
   bootargs = "console=ttyPS0,115200 root=/dev/mmcblk0p2 rw earlyprintk rootfstype=ext4 rootwait devtmpfs.mount=0";
4. 使用dtc工具將dts編譯生成devicetree.dtb文件
   ./scripts/dtc/dtc -I dts -O dtb -o devicetree.dtb ./arch/arm/boot/dts/zynq-zed.dts
5. 將前幾步生成的Boot.bin，uImage庶柿，devicetree.dtb拷貝到SD卡Fat32分區(qū)中

七村怪、將Linaro根文件系統(tǒng)拷貝到SD卡ext4分區(qū)

1. 從Linaro官網(wǎng)http://release.linaro.org下載ubuntu版本，我選擇的是archive->12.11-> ubuntu -> precise-images -> ubuntu-desktop -> linaro-precise-ubuntu-desktop-20121124-560.tar.gz浮庐，
2. 將SD卡連接上虛擬機(jī)甚负，識別出ext4分區(qū)梭域，其地址為/media/username/rootfs病涨，
3. 通過以下命令没宾，將linaro系統(tǒng)直接解壓進(jìn)SD卡的ext4分區(qū)循衰，因為Linaro系統(tǒng)較大褐澎，這一步一定使用高速讀卡器和較好的SD卡工三，否則等待時間會非常非常長俭正，而且容易出問題掸读。
   sudo tar --strip-components=3 -C /media/username/rootfs -xzpf linaro-o-ubuntu-desktop-tar-20111219-0.tar.gz binary/boot/filesystem.dir

八儿惫、通過SD卡啟動ZedBoard

1. 將ZedBoard啟動選擇處跳帽設(shè)置如下圖，配置為SD卡啟動留搔，并在卡槽中插入SD卡铛铁，

   
   
2. 連接串口線避归，在電腦上打開Putty，設(shè)置對應(yīng)串口哺窄，Speed為115200萌业，Open生年，

3. ZedBoard供電抱婉，Zynq會自動從SD卡讀取各系統(tǒng)鏡像蒸绩，可通過Putty觀察其啟動順序患亿，最終啟動后文件系統(tǒng)如下圖所示

   
   

遇到的問題

1. 更換USB3.0讀卡器后步藕，ubuntu提示設(shè)備“Prolific USB SD Card Reader”無法連接到理想的主機(jī)控制器咙冗。
   解決辦法：關(guān)閉ubuntu沾歪，在虛擬機(jī)設(shè)置 -> USB控制器 -> USB兼容性 中選擇 USB3.0，重啟虛擬機(jī)瞬逊，問題解決。

   
   

2. u-boot編譯報錯确镊，In file included from tools/aisimage.c:10:0: include/image.h:949:27:fatal error: openssl/evp.h: No such file or directory # include <openssl/evp.h>
   原因：缺庫文件
   解決辦法：sudo apt-get install libssl-dev

3. dts編譯報錯，Error: ./arch/arm/boot/dts/zynq-zed.dts:15.1-9 syntax error FATAL ERROR: Unable to parse input tree
   原因：第15行語法錯誤
   解決辦法：將第15行#include "zynq-7000.dtsi"修改為 /include/ "zynq-7000.dtsi"

4. Boot.bin不啟動范删，不知道死在了哪一步
   思路：fsbl是第一個啟動的個性文件，默認(rèn)fsbl是關(guān)閉了調(diào)試信息的到旦，應(yīng)該打開FSBL調(diào)試信息旨巷，再觀察具體在哪里出的錯
   解決辦法：在SDK，fsbl工程的Properties添忘，C/C++ Build -> Settings -> ARM v7 gcc compiler -> Symbols，添加“FSBL_DEBUG_INFO”搁骑，如下圖所示。
   

   
   重新編譯fsbl仰冠，并生成boot.bin文件，copy到SD卡FAT32分區(qū)昼捍，上電舷礼，putty打印如下信息，可以明確定位到FSBL啟動過程中的問題了郊闯。
   
   
   更多的Zynq fsbl階段調(diào)試方法，可以參考https://www.cnblogs.com/otod3r/p/5275732.html蛛株，內(nèi)含安富利工程師的郵件摘抄团赁。

5. FSBL啟動報錯，SD:Unable to open file BOOT.BIN:1谨履，SD_INIT_FAIL欢摄，F(xiàn)SBL Status = 0xA009
   原因：FSBL的SD驅(qū)動存在問題，對SD卡品質(zhì)比較挑剔
   解決辦法：修改SD卡IO的Speed笋粟，從默認(rèn)的fast->slow怀挠。并修改SDIO的Requested Frequency為25MHz(默認(rèn)是50MHz)。這樣可以適配更多種類的SD卡害捕，以免部分品牌SD卡出現(xiàn)啟動失敗的情況绿淋。

   
   

6. 內(nèi)核啟動失敗，出現(xiàn)Kernel panic - not syncing: VFS: Unable to mount root fs on unknown-block(179,2)
   思路：a尝盼、觀察得知吞滞，uboot和linux能夠啟動，說明fat32分區(qū)OK盾沫，rootfs位于ext4分區(qū)裁赠，這里有問題。 b赴精、通過QSPI啟動ZedBoard并掛載ramdisk文件系統(tǒng)佩捞，直接使用zedboard_oob_design的鏡像就可以。然后通過mount -t ext4 /dev/mmcblk0p2 /mnt來手動mount此分區(qū)蕾哟。結(jié)果打印如下信息：

[  421.640000] EXT4-fs (mmcblk0p2): INFO: recovery required on readonly filesystem
[  421.650000] EXT4-fs (mmcblk0p2): write access unavailable, cannot proceed
mount: mounting /dev/mmcblk0p2 on /mnt failed: Invalid argument

觀察這個打印信息一忱，發(fā)現(xiàn)是readonly filesystem,懷疑SD卡處于只讀狀態(tài)莲蜘。因為FAT32分區(qū)的鏡像只需要讀取就OK，所以不影響系統(tǒng)初始階段的啟動掀潮，但是到了rootfs菇夸，需要讀寫交換數(shù)據(jù)，系統(tǒng)啟動就失敗了仪吧。
解決辦法：把SD卡只讀撥片往上撥動庄新，讓SD卡處于可讀可寫狀態(tài)，如下圖所示

7. Linaor啟動后薯鼠，提示EXT4-fs (mmcblk0p2): mounted filesystem with ordered data mode. Opts:(null) Kernel panic - not syncing: No working init found.
   分析：用了不合適的方式择诈，將rootfs文件系統(tǒng)放到了SD卡的ext4分區(qū)，會提示此問題
   解決辦法：a出皇、使用本文的解壓命令爪模，可以避免此問題
   sudo tar --strip-components=3 -C /media/username/rootfs -xzpf linaro-o-ubuntu-desktop-tar-20111219-0.tar.gz binary/boot/filesystem.dir
   b、使用xilinx官方ug1144-petalinux-tools-reference-guide推薦的方法荒椭，將rootfs.tar拷貝到SD卡中再解壓