ZedBoard學習手記（四）為使用Linux系統做準備

裸機控制外設是非常簡單的，與普通的單片機并無二異，但僅僅有裸奔代碼還遠遠無法發揮Cortex-A9硬核的作用，畢竟Zynq芯片集成了一顆最高能跑到1GHz的雙核CPU（ZedBoard上的XC7Z020只能到800MHz）。并且ZedBoard上配備了Gigabit Ethernet、HDMI和USB OTG接口，不運行操作系統豈不浪費。有朋友想要在ZedBoard上做WinCE，但這方面的資料極為稀缺，而WinCE又是體積龐大、版權成本很高的操作系統，于是開源有小巧的嵌入式Linux就成了首選。之前兔子為了做出圖形界面，還致力于移植桌面型的Linaro Ubuntu系統，不過ADI給出的參考例子未經優化奇卡無比，Xillinux正式版遲遲未現又只支持色彩度很低的簡易VGA接口（ZedBoard上的VGA甚至到不了16位色），于是兔子不得不放棄之前的工作，重新啟用ZedBoard出廠默認的輕量級Linux上。這個系統沒有圖形桌面，但已包含了網卡、HDMI驅動和其他基本功能，足夠使用了。想要在Linux下控制外設，最重要的一環就是驅動了，但在動手寫驅動之前，先要做些準備工作。為了減少工作量，我們就直接修改ZedBoard的出廠Demo，加入之前完成的my_gpio外設，并通過U-Boot實現Bootloader功能。這個Demo的源工程可以在Digilent網站的ZedBoard頁面找到：?NavPath=2,400,1028&Prod=ZEDBOARD點擊下面的Download，可以下載到ZedBoard_OOB_Design.zip文件，這個壓縮包里包含了XPS工程、U-Boot文件、Linux內核配置文件、DeviceTree源文件、rootfs等。README.txt中有相近的操作說明，建議通讀一遍。

?ZedBoard上默認的XPS系統工程位于hw\xps_proj文件夾下，雙擊system.xmp打開工程，按照之前所說的方法，將my_gpio外設IP核導入到工程中。傳送門：ZedBoard學習手記（二）?開發自定義AXI總線外設IP核——以LED和開關為例?之后，查看一下XPS是否為我們的外設分配了地址空間，如果沒有，就需要手動設置一個地址，這里我們設成0x75C80000，空間大小為AXI設備統一的64K。

?按照ZedBoard學習手記（二）中的方法設置總線連接，結果如下圖：

?修改xps_proj\data\system.ucf文件，為my_gpio外設分配外部引腳（ucf約束文件中的引腳名稱和Ports中的一定要相同，已經有不少網友在這里出過問題了）。

?完成后先單擊Generate BitStream生成配置數據，再點擊Export Design，選Export & Launch SDK將硬件信息導出到SDK中。

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?在SDK里，新建一個C工程，不同于裸機的HelloWorld，這次要建立的是Bootloader，因此選擇FSBL工程，即First Stage Bootloader，用實現U-Boot之前的初始化和啟動工作。其他選項默認即可。

??編譯一下工程，完成后SDK會生成FSBL的elf文件，另外加上從XPS導出的System.bit，以及我們在第一篇文章中編譯生成的u-boot.elf，就可以生成用來實現SD卡啟動系統的完整Bootloader文件了。u-boot.elf在ZedBoard_OOB_Design中包含，不過這個兔子沒試過，通過Xilinx U-Boot編譯生成u-boot.elf的方法請見：ZedBoard學習手記（一）First Step——建立Xilinx交叉編譯環境?集齊這三個文件之后，點擊Xilinx Tools→Create Boot Image，添加到列表中，選擇一個輸出路徑，就可以創建Bootloader了。

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?SDK會在輸出路勁生成u-boot.bin文件，將其改為BOOT.bin，拷貝到SD卡中，為ZedBoard板配置合適的跳線。這時再打開ZedBoard電源，Bootloader會初始化PS，用BitStream配置PL（包含了我們創建的my_gpio外設），并將操作權移交給U-Boot。U-Boot會自動加載Device Tree、Linux內核鏡像和RootFS，最終啟動Linux。ZedBoard出場時SD中還帶有zImage、devicetree和rootfs文件，這些文件都可以采用原有的，直接用Xilinx交叉編譯工具編譯寫好的C語言驅動就可以在這個系統上運行并控制外設了。當然，如果你想自己編譯內核，或者不想采用靜態物理地址的方式調用外設，就需要再往下進行一步，注意這一步對于Linux下控制AXI總線自定義外設并非必要。為了給有興趣的朋友繼續深入研究做個鋪墊，這里兔子就講一下編譯ZedBoard上運行的Linux內核和設備樹吧。當然這個方法也詳細記錄在ZedBoard_OOB_Design的README文件中。在PC的Linux環境下（兔子這里是Ubuntu）通過Git指令下載Digilent Linux內核源碼：git clone git://github.com/Digilent/linux-3.3-digilent.git?切換到ZedBoard Branch：cd linux-3.3-digilentgit?checkout?-b zedboard_oob v3.3.0-digilent-12.07-zed-beta?將ZedBoard_OOB_Design中的.config文件拷貝到源碼目錄下，然后編譯內核（指的是ZedBoard_OOB_Design所在目錄）：cp /linux/.config ./.configmake?生成的內核鏡像zImage?位于/arch/arm/boot/文件夾下。之后修改devicetree_ramdisk.dts文件，加入my_gpio外設信息。/******* LED & Swtich Controller ******/my_gpio@75c80000 {???? compatible = "xlnx,my_gpio-1.00.a";???? reg = <0x75c80000 0x10000>;???? xlnx,dphase-timeout = <0x8>;???? xlnx,family = "virtex6";???? xlnx,c_num_reg = <0x1>;???? xlnx,c_num_mem = <0x1>;???? xlnx,s-axi-min-size = <0x1ff>;???? xlnx,c_slv_awidth = <0x20>;???? xlnx,c_slv_dwidth = <0x20>;???? xlnx,use-wstrb = <0x0>;};?通過下面指令生成設備樹，同樣Copy到SD卡中：./scripts/dtc/dtc -O dtb –I dts –o ./devicetree_ramdisk.dtb \ ?????????/linux/devicetree_ramdisk.dts這個設備樹文件有網友說是將驅動加入到內核中用的，但兔子以為不然。如果不想通過靜態設備物理地址（上面的0x75c80000）來加載驅動，就可以根據這個設備樹信息（具體是通過xlnx,my_gpio-1.00.a字串）來動態識別設備。具體的方法有興趣的童鞋可以一試，下次我們就要開始正式編寫my_gpio外設的Linux驅動了。