Petalinux 入门指南：第一个Petalinux工程

#1 Petalinux BSP

参考：
homepage: https://www.xilinx.com/products/design-tools/embedded-software/petalinux-sdk.html
ug1144: https://www.xilinx.com/support/documentation/sw_manuals/xilinx2018_3/ug1144-petalinux-tools-reference-guide.pdf

Petalinux 中的一个工程被称为一个BSP，BSP包含运行系统所需的所有文件，BSP的出现使得跨团队的开发变得更为便捷。自定义的Petalinux可以通过打包再交付给下一级的开发人员，使得其不需要重新配置就可以直接使用上级开发人员的产出。
Xilinx和二级开发板制造商可能会提供“参考BSP”，一个由供应商开发人员打包的完整BSP，可以做到即载即用，并且这些设计可以作为用户进行进一步开发的基础。
综上，有两种方法建立Petalinux工程：

• 下载官方的参考BSP，并创建工程
• 使用自行设计的硬件平台创建新的工程

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#2 根据参考BSP创建工程

参考：
homepage: https://www.xilinx.com/products/design-tools/embedded-software/petalinux-sdk.html
ug977: https://www.xilinx.com/support/documentation/sw_manuals/petalinux2013_10/ug977-petalinux-getting-started.pdf

你只需找到对应开发板的参考BSP包，下载载入即可。参考BSP已经预先编译好了系统和Demo，无需用户再次编译，可以直接下载至开发板或会使用QEMU进行模拟。
首先请手动创建预期的工程目录，并将工作路径切换至目录中，随后加载Petalinux环境变量，然后根据BSP创建新的工程：

$ petalinux-create -t project -s /path/to/your/bspfile.bsp -n custom-project-name

请修改命令中的BSP文件路径至实际的路径。

随后可以尝试在QEMU虚拟机中启动预编译的系统镜像：

$ petalinux-boot --qemu --kernel

如果一切正常，你应该可以看见u-boot和kernel启动过程中的log输出，直至最后停留在登陆命令处，可以使用root账户（默认密码为”root”）登入。

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#3 根据自定义硬件平台创建工程

参考：
ug1144: https://www.xilinx.com/support/documentation/sw_manuals/xilinx2018_3/ug1144-petalinux-tools-reference-guide.pdf

对于绝大多数的非官方参考开发板，都需要根据设计好的硬件平台手动创建工程。

#3.1 获取硬件平台设计文件

首先，你需要在Vivado中进行硬件设计，为了让Linux可以正常在zynq芯片的arm核上运行，你需要分配一定的硬件资源。根据ug1144，对于使用Petalinux的参考Linux，需要提供以下的资源：

• TTC模块，作为系统时钟
• 至少32MiB存储空间
• UART模块（可选）用于输出控制台
• NV存储器（可选）
• 以太网接口（可选）

如果要使用Microblaze等其他处理器，请参考ug1144。

在Vivado中启用并预留好相应的硬件资源、设计实现PL部分，进行综合，实现，使用“Export Hardware”功能导出Petalinux需要的硬件平台设计文件，包括用于描述硬件配置的xsa文件和保存比特流的bit文件。

#3.2 创建Petalinux工程

将需要文件拷贝至期望的新Petalinux工程目录下，对于zynq芯片平台，执行如下命令：

$ petalinux-create --type project --template zynq --name custom-project-name

你应该可以在终端上看到成功创建工程的输出信息，若是其余硬件平台请修改”template”参数。

随后需要载入之前导出的硬件设计文件，使用如下命令，Petalinux会自动在当前目录中寻找可用的硬件设计文件：

$ petalinux-config --get-hw-description

因为是新的工程，Petalinux会自动进入配置界面，在里面我们可以配置一些系统参数，主要的配置包括：启动方式，启动存储器分区表，启动文件名称等等。请根据硬件平台的设计选择对应的u-boot和kernel启动方式，如果希望使用QEMU虚拟机进行仿真则无需修改启动选项，QEMU虚拟机将直接读取kernel镜像。
退出至配置根目录，使用左右方向键移动下方功能光标，选择“Save”保存配置文件，之后退出配置界面，Petalinux会自动根据配置文件配置当前工程。
配置过程需要进行文件复制，所需时间从10分钟至半小时不等，配置过程中不需要进行人工确认。

如果你需要配置kernel，比如加入硬件支持或者进行内核裁剪，请使用如下命令打开kernel配置界面：

$ petalinux-config -c kernel

与正常的kernel配置界面并无区别（实际上就是调用了menuconfig）。

此外，还有如下配置可以进行：

$ petalinux-config -c u-boot
#配置u-boot

$ petalinux-config -c rootfs
#配置rootfs

#3.3 设备树配置

Petalinux能够根据硬件描述文件自动地把IP外设添加至设备树中，但是对于其他的非IP外设则需要手动修改设备树以告知系统该硬件的存在。
设备树文件的目录为：./subsystems/linux/configs/device-tree
具体方法与常规的ARM Linux设备树修改无异，这里就不再赘述。

修改设备树后，可以使用如下命令编译设备树文件，而不进行全局编译：

$ petalinux-build -c device-tree

#3.4 编译

请确保电脑的供电稳定，能够顺利访问境外服务器，磁盘上有至少20GiB的剩余空间，以及4GiB的空闲内存

在工程目录下，执行如下命令：

$ petalinux-build

Petalinux将编译u-boot，kernel以及rootfs，编译过程可能需要联网下载文件，总耗时取决于电脑配置和境外网速，从30分钟至4小时不等。

自然，你可单独编译这三个部分，具体命令如下：

$ petalinux-build -c u-boot

$ petalinux-build -c kernel

$ petalinux-build -c rootfs

编译完成后的镜像文件位于：./images/linux
其中四个文件在接下来会被用到，

• zynq_fsbl.elf (zynq引导文件)
• image.ub (Linux系统镜像)
• u-boot.elf (u-boot引导文件)
• your-bitstream.bit (比特流文件)

这里可以顺便一提，zynq使用三阶段引导，分别是

• rom boot loader，固化在rom中
• fsbl，用于加载bitstream并启动下一阶段引导
• u-boot或其他boot loader，负责arm核的初始化和系统镜像的引导。

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#4 打包制作BOOT.BIN文件

参考：
ug1144: https://www.xilinx.com/support/documentation/sw_manuals/xilinx2018_3/ug1144-petalinux-tools-reference-guide.pdf

BOOT.BIN文件为zynq系列芯片的启动引导的标准名称，包含fsbl、uboot和比特流文件，使用sd卡或者u盘或者其他外部存储进行启动时，都需要先将引导打包成BOOT.BIN文件。

在Petalinux工程目录下，执行如下命令进行打包：

$ petalinux-package --boot --fsbl zynq_fsbl.elf --fpga your-bitstream.bit --u-boot u-boot.elf

请根据实际情况，修改比特流文件的名称。

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#5 启动系统

参考：
ug1144: https://www.xilinx.com/support/documentation/sw_manuals/xilinx2018_3/ug1144-petalinux-tools-reference-guide.pdf
ug982: https://www.xilinx.com/support/documentation/sw_manuals/petalinux2013_10/ug982-petalinux-system-simulation.pdf

#5.1 从QEMU启动系统

QEMU虚拟机可以直接加载系统镜像，而不需要其他引导，具体命令如下：

$ petalinux-boot --qemu --kernel

root账户的默认密码为 root

如果想退出虚拟机，请按下 Ctrl+a*，然后按下 *x

#5.2 从jtag启动系统

连接至开发板串口，并将波特率设置为115200以正确读取输出，执行如下命令启动系：

$ petalinux-boot --jtag --prebuilt 3

–prebuilt 3 意味着linux kernel。
root账户的默认密码为 root

如果只需要将程序下载至开发板而不进行启动，可以执行如下命令：

$ petalinux-boot --jtag --fpga --bitstream <BITSTREAM>
$ petalinux-boot --jtag --u-boot
$ petalinux-boot --jtag --kernel

遇到问题请优先考虑ug1144，善用目录和查找功能。