修改dts后重编译_「正点原子FPGA连载」第二十章另一种方式编译ZYNQ镜像
1)摘自【正點原子】領(lǐng)航者 ZYNQ 之linux驅(qū)動開發(fā)指南
2)實驗平臺：正點原子領(lǐng)航者ZYNQ開發(fā)板
3)平臺購買地址：https://item.taobao.com/item.htm?&id=606160108761
4)全套實驗源碼+手冊+視頻下載:http://www.openedv.com/docs/boards/fpga/zdyz_linhanz.html
5)對正點原子FPGA感興趣的同學可以加群討論：876744900
6)關(guān)注正點原子公眾號，獲取最新資料
第二十章另一種方式編譯ZYNQ鏡像
本篇是ARM Linux驅(qū)動開發(fā)篇中的第一章，本章跟驅(qū)動開發(fā)并沒有什么關(guān)系，由于前面我們一直都是使用xilinx的petalinux工具編譯鏡像文件，例如包括u-boot、linux內(nèi)核、設(shè)備樹、ZYNQ PL端的bitstream文件以及fsbl等，雖然petalinux功能上比較全面，但是在編譯速度上太慢了！完全是在浪費時間，相信大家在使用petalinux的時候已經(jīng)感受到了它給你帶來的無奈之處；為此筆者專門去研究了一下，那本章筆者就帶大家通過另外一種比較快的方式編譯各種鏡像文件。
本章采用分步式的方式編譯啟動開發(fā)板所需要的各種鏡像文件，雖然步驟比較繁瑣，但靈活性比較高；雖然本章使用的是另一種方式編譯鏡像，但還是得需要用到petalinux提供的一些工具，所以大家一定要安裝petalinux。
20.1由hdf文件得到bit文件
.bit文件是zynq pl端所需要用到的bitstream文件，例如我們使用petalinux-build命令完成工程編譯之后會在images/linux目錄會產(chǎn)生一個system.bit文件，這個就是我們這里說到bitstream文件，.bit可以通過.hdf硬件描述符文件得到，怎么得到呢？下面給大家說來。
將ZYNQ開發(fā)板資料盤(A盤)4_SourceCodeZYNQ_70103_Embedded_Linuxvivado_proNavigator_7010Navigator_7010.sdk文件夾拷貝到Ubuntu系統(tǒng)目錄下，例如/home/zynq/hdf/目錄，大家根據(jù)自己的情況選擇目錄，本實驗以領(lǐng)航者7010為例，如果大家用的是領(lǐng)航者7020，則選擇ZYNQ開發(fā)板資料盤(A盤)4_SourceCodeZYNQ_70203_Embedded_Linuxvivado_proNavigator_7020Navigator_7020.sdk文件夾。
在Navigator_7010.sdk目錄下有一個.hdf文件，如下所示：
圖 31.1.1 hdf文件
接下來使用source命令執(zhí)行petalinux的環(huán)境配置腳本settings.sh，如下所示：
圖 31.1.2 運行settings.sh腳本文件
/home/zynq/petalinux/v2018.3是筆者的petalinux安裝目錄，完成環(huán)境配置之后執(zhí)行hsi命令進入到hsi命令模式，如下所示：
圖 31.1.3 hsi命令行
執(zhí)行命令之后就可以進入到hsi命令行模式下了，hsi命令行模式就跟我們的linux命令行模式差不多，都可以執(zhí)行命令，只不過執(zhí)行的命令不同；hsi命令是petalinux工具提供的，所以一定安裝petalinux才行；在這個模式下可以執(zhí)行一些命令，例如執(zhí)行下面這條命令可以打開硬件設(shè)計文件hdf得到bit文件：
圖 31.1.4 打開hdf文件
Open_hw_design命令緊跟著的是hdf文件路徑，命令執(zhí)行成功之后會在hdf文件所在目錄下產(chǎn)生bit文件以及ps7_init命名的.c文件和.h文件，如下所示(在hsi命令行模式下執(zhí)行exit命令退出該模式)：
exit
圖 31.1.5 退出hsi命令行模式
圖 31.1.6 產(chǎn)生bit文件及其它文件
從上圖中可以看到在hdf文件所在目錄下產(chǎn)生了design_navigator_7010_wrapper.bit文件以及.c和.h文件。
20.2自動生成設(shè)備樹文件
Petalinux可以根據(jù)hdf文件描述的硬件信息自動配置U-Boot和內(nèi)核所需的設(shè)備樹文件，那么我們也可以通過hsi命令來生成；首先需要導入xilinx的device-tree倉庫，在我們提供的資料包中已經(jīng)給大家準備好了，路徑為：ZYNQ開發(fā)板資料盤(A盤)4_SourceCodeZYNQ_70103_Embedded_Linuxmiscdevice-tree-xlnx-xilinx-v2018.3.tar.gz，大家也可以通過https://github.com/Xilinx/device-tree-xlnx/releases網(wǎng)址進行下載，選擇2018.3版本.tar.gz壓縮格式文件，如下所示：
圖 31.2.1 設(shè)備樹倉庫下載
Xilinx device-tree描述了設(shè)備與設(shè)備樹之間的匹配關(guān)系，將下載好或是資料包中的device-tree-xlnx-xilinx-v2018.3.tar.gz壓縮文件拷貝到Ubuntu系統(tǒng)目錄下，例如/home/zynq/device-tree，大家根據(jù)自己的情況選擇，然后將其解壓當前目錄，解壓之后會產(chǎn)生一個device-tree-xlnx-xilinx-v2018.3文件夾，如下所示：
圖 31.2.2 device-tree目錄
那么device-tree-xlnx-xilinx-v2018.3目錄就是我們所需要的device-tree倉庫。接下來我們執(zhí)行hsi命令進入到hsi命令行模式，執(zhí)行下面這些命令：
圖 31.2.3 生成設(shè)備樹文件
首先也是通過open_hw_design命令打開hdf文件，然后使用set_repo_path命令設(shè)置device-tree倉庫所在路徑，例如/home/zynq/device-tree/device-tree-xlnx-xilinx-v2018.3；使用create_sw_design創(chuàng)建軟件設(shè)計，” -os device_tree”指定了軟件設(shè)計的類型，我們這里使用device-tree表示它是一個設(shè)備樹類型，” -proc ps7_cortexa9_0”指定處理器的名稱，在hsi命令模式下使用”xxxx -help”可以查看xxxx命令的用法說明，這里就不給大家列舉了；最后使用generate_target命令去產(chǎn)生目標，也就是我們的設(shè)備樹文件，” -dir /home/zynq/linux/dts”指定路徑。
此時我們可以退出hsi命令行模式，進入到/home/zynq/linux/dts目錄下，可以看到自動配置產(chǎn)生的.dts和.dtsi文件，如下所示：
圖 31.2.4 生成設(shè)備樹文件
Linux設(shè)備樹是是一個很重要的知識點，將會在后面給大家詳細說明，本章先不講，這些文件后面我們會用到。
20.3創(chuàng)建、編譯fsbl工程
fsbl(First Stage Boot Loader)是ZYNQ第一啟動引導加載代碼，它的主要任務(wù)就是初始化DDR，并將用戶代碼(例如U-Boot、bit文件或者是SDK裸機代碼)從存儲設(shè)備中拷貝到DDR中運行。在使用petalinux-build命令編譯完成之后，在images/linux目錄下有一個zynq_fsbl.elf文件，這個就是fsbl編譯之后產(chǎn)生了elf格式文件，同樣也可以使用hsi命令來創(chuàng)建fsbl工程并進行編譯。
首先我們需要導入Xilinx embeddedsw存儲庫，該embeddedsw倉庫用于裸機應(yīng)用，例如fsbl、pmu固件、plm等，在我們提供的資料包中已經(jīng)給大家準備好了，路徑：ZYNQ開發(fā)板資料盤(A盤)4_SourceCodeZYNQ_70103_Embedded_Linuxmiscembeddedsw-xilinx-v2018.3.tar.gz，大家也可以從https://github.com/Xilinx/embeddedsw/releases網(wǎng)址進行下載，選擇2018.3版本.tar.gz壓縮格式，如下所示：
圖 31.3.1 下載embeddedsw倉庫
將下載好或是資料包中的embeddedsw-xilinx-v2018.3.tar.gz壓縮文件拷貝到Ubuntu系統(tǒng)目錄下，例如/home/zynq/embeddedsw，大家根據(jù)自己的情況選擇；然后將其解壓當前目錄，解壓之后會產(chǎn)生一個embeddedsw-xilinx-v2018.3文件夾，如下所示：
圖 31.3.2 embeddedsw目錄
在Ubuntu中執(zhí)行下面這條命令，建立一個軟鏈接文件gmake，鏈接到make：
圖 31.3.3 建立gmake軟鏈接文件
因為在編譯的過程中會用到gmake，其實gmake就是GNU make的縮寫，Linux系統(tǒng)環(huán)境下的make就是GNU make；之所有有g(shù)make，是因為在別的平臺上，make一般被占用，GNU make只好叫g(shù)make了；比如在進行編譯時要使用make命令，但如果在非GNU系統(tǒng)中運行，必須使用GNU make，而不是使用系統(tǒng)自帶的make版本，這時要用gmake代替make進行編譯。
完成上面的工作之后，我們就可以進行fsbl的創(chuàng)建與編譯了，執(zhí)行hsi命令進入hsi命令行模式，執(zhí)行下面這些命令：
圖 31.3.4 編譯fsbl-1
圖 31.3.5 編譯fsbl-2
首先還是使用open_hw_design命令打開hdf硬件描述符文件；使用set_repo_path命令設(shè)置embeddedsw倉庫所在路徑，例如/home/zynq/embeddedsw/embeddedsw-xilinx-v2018.3；set命令用于定義變量，我們使用set命令定義了一個hwdsgn變量等于design_navigator_7010_wrapper，當執(zhí)行g(shù)enerate_app命令的時候使用該變量，定義了一個fsbl_dir變量定義了用于存放fsbl工程的路徑；最后使用generate_app命令產(chǎn)生和編譯fsbl，”-hw $hwdsgn”指定硬件設(shè)計的名字，就是hdf文件去掉后綴即可，”-os standalone”指定我們的app是一個無操作系統(tǒng)的裸機程序，”-proc ps7_cortexa9_0”指定處理器，”-app zynq_fsbl”指定app的名字(這個不能改)，”-compile”表示要編譯生成的源文件(如果不加的話則表示僅產(chǎn)生fsbl工程源碼并不進行編譯)，”-sw fsbl”指定本軟件設(shè)計的名字(這個名字可以自己定)，”-dir $fsbl_dir”我們的fsbl工程存放的路徑，筆者這里以/home/zynq/linux/fsbl為例，大家根據(jù)自己的情況設(shè)定。
整個過程完成之后，我們可以執(zhí)行exit命令退出hsi命令行模式了，此時/home/zynq/linux/fsbl目錄下的內(nèi)容如下所示：
圖 31.3.6 fsbl工程源碼目錄
/home/zynq/linux/fsbl就是我們通過hsi命令生成的fsbl對應(yīng)的源碼目錄，這個就像是在Windows下使用SDK軟件創(chuàng)建了一個FSBL工程一樣，上圖中的executable.elf文件fsbl工程編譯之后得到elf格式文件；得到fsbl源碼工程之后，我們就可以直接在fsbl工程目錄進行編譯了，例如，在/home/zynq/linux/fsbl目錄下執(zhí)行make clean命令對fsbl工程目錄進行清理，如下：
make clean
圖 31.3.7 清理工程
我們可以修改Makefile文件，將編譯產(chǎn)生的fsbl鏡像文件名字改為zynq_fsbl.elf，在fsbl工程目錄下，打開Makefile文件，修改EXEC變量，如下所示：
vi Makefile
圖 31.3.8 修改EXEC變量
將該變量由executable.elf修改為zynq_fsbl.elf，除此之外，我們還可以看到變量CC := arm-none-eabi-gcc，這指定了編譯fsbl時使用的交叉編譯工具，這個不用改，修改完成之后保存退出即可！我們直接在該目錄下執(zhí)行make命令即可編譯，如下：
make
圖 31.3.9 make編譯fsbl工程
編譯成功之后產(chǎn)生的鏡像文件就成了fsbl_zynq.elf，如下所示：
圖 31.3.10 fsbl鏡像文件
20.4編譯U-Boot
在中，已經(jīng)讓大家把xilinx官方的U-Boot拷貝到Ubuntu系統(tǒng)中了，并對他們進行了修改，添加了一些自己定義的文件，本篇教程不使用前面移植后的U-Boot，我們用一份新的xilinx官方2018.3版本(這個版本是xilinx設(shè)定的版本，其U-Boot版本為2018.01)的U-Boot源碼，源碼已經(jīng)提供給大家了，路徑為：ZYNQ開發(fā)板資料盤(A盤)4_SourceCodeZYNQ_70103_Embedded_Linux資源文件甥潢瑯u-boot-xlnx-xilinx-v2018.3.tar.gz，大家也可以通過https://github.com/Xilinx/u-boot-xlnx/releases網(wǎng)址進行下載。
首先將U-Boot源碼壓縮包文件拷貝到Ubuntu系統(tǒng)目錄中，例如/home/zynq/linux/u-boot目錄，并將其解壓到當前目錄，解壓之后會產(chǎn)生一個u-boot-xlnx-xilinx-v2018.3文件夾，進入到該目錄下，就可以看到U-boot源碼目錄下的文件和文件夾了，如下所示：
圖 31.4.1 U-Boot源碼目錄
在前面給大家講過，使用"petalinux-config -c u-boot"命令可以對U-Boot進行配置、使用"petalinux-build -c u-boot"命令可以編譯u-boot，那么這些方法都是使用petalinux工具時的做法，這里教大家如何在U-Boot源碼目錄下配置、編譯而不通過petalinux-xxx命令；
關(guān)于U-Boot我們已經(jīng)在前面給大家進行了詳細的講解，包括Makefile文件、各個文件目錄的作用以及源碼的分析、U-Boot配置、U-Boot常用命令等等，這里就不再講解。
1、添加設(shè)備樹文件
關(guān)于設(shè)備樹的概念現(xiàn)在不給大家講，后面會說。除了Linux內(nèi)核支持設(shè)備樹之外，我們使用的U-Boot也是支持設(shè)備樹的；在31.2小節(jié)中我們使用hsi命令生成了一些dts和dtsi的設(shè)備樹源文件，現(xiàn)在我們要用到它們了，這些設(shè)備樹文件都是根據(jù)我們的hdf硬件設(shè)計而自動生成的，如果我們使用U-Boot中自帶的設(shè)備樹文件則不能滿足我們的情況。
將前面生成的設(shè)備樹文件(筆者這里生成的設(shè)備樹文件在/home/zynq/linux/dts目錄下)pcw.dtsi、pl.dtsi、system-top.dts以及zynq-7000.dtsi四個文件拷貝到U-Boot源碼目錄下的arch/arm/dts目錄下，拷貝過去之后進入到arch/arm/dts目錄下查看，如下所示：
圖 31.4.2 拷貝設(shè)備樹文件到U-Boot
接下來我們需要對system-top.dts文件進行一個簡單地修改，打開system-top.dts文件，修改之前內(nèi)容如下：
示例代碼20.4.1 system-top.dts修改之前
這里我們對該文件進行一個簡單地修改，修改之后如下所示：
示例代碼20.4.2 system-top.dts修改之后
修改完成之后保存退出即可！
以上主要修改了bootargs屬性、添加了model屬性、網(wǎng)口0的MAC地址以及給qspi進行了分區(qū)操作。修改完成之后，我們還需要將system-top.dts文件添加到arch/arm/dts/Makefile文件中，找到dtb-$(CONFIG_ARCH_ZYNQ)這里，將system-top.dtb(.dts編譯之后得到的就是.dtb文件)添加上去，這樣當CONFIG_ARCH_ZYNQ宏被選中的時候，system-top.dts才會被編譯進去，如下所示：
圖 31.4.3 添加system-top.dtb文件
注意在zynq-zybo.dtb后面加上一個反斜杠””，跟上面的保持一致。
添加好之后保存退出文件。
2、修改zynq-common.h和zynq_zc70x.h配置文件
include/configs/目錄下有很多的配置文件，該目錄下的配置文件中有很多宏定義，這些宏定義將會在編譯U-Boot源碼時會被用到；前面我們使用petalinux工具的時候并沒有去配置U-Boot、內(nèi)核等，原因在于petalinux確實比較智能，它能夠根據(jù)hdf文件記錄的信息自動配置，例如一些時鐘頻率、外設(shè)時鐘、環(huán)境變量偏移量等。
zynq-common.h和zynq_zc70x.h都在include/configs目錄下，zynq-common.h是xilinx提供的用于配置zynq系列處理器的通用配置文件，zynq-common.h頭文件被zynq_zc70x.h包含，下面我們要對這兩個頭文件進行一些簡單地修改！
首先對zynq_zc70x.h文件進行修改，修改之前如下所示：
示例代碼20.4.3 zynq_zc70x.h修改之前
這里我們要把CONFIG_ZYNQ_I2C0和CONFIG_ZYNQ_EEPROM宏定義給去掉，原因就是我不想在U-Boot中使用I2C設(shè)備，直接給去掉！修改之后如下：
示例代碼20.4.4 zynq_zc70x.h修改之后
接下來修改zynq-common.h文件，打開該文件，修改CONFIG_CPU_FREQ_HZ(ARM主頻)，將頻率由800000000修改為666666687(如果是7020核心板則修改為766666687)：
示例代碼20.4.5 zynq-common.h修改內(nèi)容-1
接下來修改CONFIG_SF_DEFAULT_SPEED(默認的QSPI速率)，由30000000改為50000000，如下所示：
示例代碼20.4.6 zynq-common.h修改內(nèi)容-2
修改CONFIG_ENV_SIZE(環(huán)境變量大小)，由(128 << 10)修改為0x20000：
示例代碼20.4.7 zynq-common.h修改內(nèi)容-3
修改CONFIG_ENV_OFFSET(環(huán)境變量存儲位置偏移量)，由0xE0000修改為0x500000：
[size=13.3333px]示例代碼20.4.8 zynq-common.h修改內(nèi)容-4
需要注意CONFIG_ENV_SIZE和CONFIG_ENV_OFFSET這兩個是U-Boot環(huán)境變量存儲有關(guān)的，在下面menuconfig配置U-Boot的時候我們會將環(huán)境變量存儲在QSPI中，CONFIG_ENV_SIZE指定了環(huán)境變量分區(qū)的大小，CONFIG_ENV_OFFSET指定環(huán)境變量分區(qū)的偏移量，這些都與QSPI的分區(qū)表有關(guān)！
修改完成之后保存退出即可，接下來就可以正式使用make命令進行配置和編譯了。
3、defconfig配置
在U-Boot的源碼目錄下，執(zhí)行下面這條命令對xilinx官方的U-Boot進行defconfig配置，如下所示：
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- zynq_zc702_defconfig
圖 31.4.4 defconfig配置
“ARCH=arm”指定了u-boot運行的機器架構(gòu)，“CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-”指定了交叉編譯工具的前綴，交叉編譯工具我們使用的是xilinx官方提供的，在我們安裝petalinux的時候也安裝了，在petalinux安裝目錄下的tools/linux-i386目錄，如下所示：
圖 31.4.5 交叉編譯工具鏈安裝目錄
gcc-arm-linux-gnueabi和gcc-arm-none-eabi兩個目錄下安裝的是兩種不同的交叉編譯工具鏈(其它那幾個目錄安裝的也是交叉編譯工具鏈，對于ZYNQ 7010/7020來說用不上)，兩者之間的區(qū)別大家可以簡單地理解為gcc-arm-linux-gnueabi一般用于編譯linux系統(tǒng)的源碼，例如ARM Linux內(nèi)核源碼、ARM Linux應(yīng)用程序等，而gcc-arm-none-eabi一般用于編譯ARM裸機程序，例如我們前面編譯fsbl代碼的時候用的就是它；這么一說的話，那我們編譯U-Boot應(yīng)該用gcc-arm-none-eabi咯，但這里我們用的是gcc-arm-linux-gnueabi，主要筆者看到xilinx wiki文檔中用的也是這個，那就這個吧。
交叉編譯命令就在安裝目錄下的bin文件夾中，例如：
圖 31.4.6 交叉編譯命令
CROSS_COMPILE指定的就是這些命令的前綴，我們在前面source petalinux目錄下的settings.sh腳本時已經(jīng)將它們的路徑導出到環(huán)境變量了，所以不用加全路徑。
zynq_zc702_defconfig是xilinx為7010/7020添加的配置文件，所以我們也是使用這個！
4、menuconfig圖形化配置
U-Boot圖形化配置前面已經(jīng)給大家講過了，在U-Boot源碼目錄下，執(zhí)行下面這條命令進入到menuconfig圖形化配置界面：
圖 31.4.7 menuconfig配置
各個配置項就不給大家一一講解了，相信大家通過前面的學習已經(jīng)對U-Boot的menuconfig圖形化配置有一定的認識和理解了，接下來我直接把配置列出來：
配置完成之后保存退出，執(zhí)行下面這條命進行編譯：
圖 31.4.8 編譯U-Boot
編譯完成之后將會在當前目錄下生成一個u-boot文件、u-boot.bin文件以及其它一些文件，如下所示：
圖 31.4.9 編譯完成
u-boot文件是elf格式的鏡像文件，而u-boot.bin則是純二進制格式的鏡像文件。
20.5編譯kernel
同樣本篇教程不使用前面移植后的Linux內(nèi)核源碼，我們用一份新的xilinx官方2018.3版本(這個版本是xilinx設(shè)定的版本，其linux版本為4.14.0)的內(nèi)核源碼，源碼已經(jīng)提供給大家了，路徑為：ZYNQ開發(fā)板資料盤(A盤)4_SourceCodeZYNQ_70103_Embedded_Linux資源文件kernellinux-xlnx-xilinx-v2018.3.tar.gz，大家也可以通過https://github.com/Xilinx/linux-xlnx/releases網(wǎng)址進行下載。
將內(nèi)核源碼壓縮包文件拷貝到Ubuntu系統(tǒng)目錄中，例如/home/zynq/linux/kernel目錄，并將其解壓到當前目錄，解壓之后會產(chǎn)生一個linux-xlnx-xilinx-v2018.3文件夾，進入到該目錄下，就可以看到內(nèi)核源碼目錄下的文件和文件夾了，如下所示：
圖 31.5.1 內(nèi)核源碼目錄
本小節(jié)我們也是直接在內(nèi)核源碼目錄下進行編譯，而不使用petalinux工具，其實這些知識前面都已經(jīng)給大家介紹過了。
1、添加設(shè)備樹文件
這里我們直接將前面U-Boot源碼arch/arm/dts目錄下的那四個設(shè)備樹文件(pl.dtsi、pcw.dtsi、system-top.dts和zynq-7000.dtsi)直接拷貝到內(nèi)核源碼目錄下的arch/arm/boot/dts目錄中，不用進行修改。同樣我們也需要修改arch/arm/boot/dts目錄下的Makefile文件，將設(shè)備樹添加上去，如下：
圖 31.5.2 Makefile中添加設(shè)備樹
修改完成之后保存退出即可！
2、defconfig配置
在內(nèi)核源碼目錄下執(zhí)行下面這條命令對內(nèi)核進行defconfig配置：
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- xilinx_zynq_defconfig
圖 31.5.3 defconfig配置
命令這里就不給大家解釋了，前面我們已經(jīng)解釋過，內(nèi)核的配置、編譯方式基本跟U-Boot是一樣的，需要注意的是命令中間的空格不要漏掉了，因為以前發(fā)現(xiàn)很多初學者老是會漏掉這些空格，這樣就導致命令執(zhí)行失敗。
3、menuconfig配置
這里我們暫時就不進行配置，以后有需要的時候再配，先保持默認！
4、編譯內(nèi)核
執(zhí)行下面這條命令編譯內(nèi)核源碼：
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- zImage -j10
圖 31.5.4 編譯內(nèi)核
圖 31.5.5 編譯完成
編譯完成之后會在arch/arm/boot/目錄下生成一個名為zImage的內(nèi)核鏡像文件，后面我們在用。
5、編譯設(shè)備樹
內(nèi)核與u-boot不同的是，U-Boot的設(shè)備樹默認是與內(nèi)核一起編譯的，并且產(chǎn)生的dtb文件已經(jīng)與U-Boot鏡像文件集成在一起了；在內(nèi)核里邊我們需要單獨編譯出設(shè)備樹的dtb文件，前面已經(jīng)將我們所需要的設(shè)備樹文件拷貝到內(nèi)核的arch/arm/boot/dts目錄下了，接下來執(zhí)行這條命令編譯system-top.dtb文件：
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- system-top.dtb -j10
圖 31.5.6 編譯設(shè)備樹
編譯成功之后會在arch/arm/boot/dts目錄下生成system-top.dtb文件。
20.6編譯rootfs
根文件系統(tǒng)我們直接使用petalinux進行編譯即可，首先進入petalinux的安裝目錄，使用petalinux-create命令新建一個petalinux工程，如下：
petalinux-create --type project --template zynq --name ALIENTEK-ZYNQ
圖 31.6.1 新建petalinux工程
進入到ALIENTEK-ZYNQ工程目錄下，執(zhí)行petalinux-config --get-hw命令導入hdf硬件描述符文件：
cd ALIENTEK-ZYNQ
圖 31.6.2 導入hdf文件
這里用的hdf文件就是31.1小節(jié)中使用的，在彈出來的配置界面中，我們不用進行任何配置，直接保存退出即可！等待它配置完成。
接下來直接編譯根文件系統(tǒng)：
圖 31.6.3 編譯根文件系統(tǒng)
等待其編譯完成，完成之后產(chǎn)生的根文件系統(tǒng)壓縮包在images/linux目錄下，如下所示：
圖 31.6.4 產(chǎn)生的根文件系統(tǒng)壓縮包
因為我們要使用SD卡啟動，并且SD卡會有一個EXT4格式的分區(qū)專門存放根文件系統(tǒng)，所以我們要使用壓縮格式的根文件系統(tǒng)，例如rootfs.tar.gz或rootfs.tar.bz2。
20.7啟動開發(fā)板
經(jīng)過上面一系列的過程之后，我們就已經(jīng)得到了啟動開發(fā)板的所有所需的鏡像文件了。例如我們使用petalinux工具會生成image.ub和BOOT.BIN文件，使用這兩個文件我們就可以啟動開發(fā)板了，但是這里我們不這樣做。
前面給大家介紹過image.ub這個文件的本質(zhì)，那么它其實是多個文件組合在一起的，包括內(nèi)核鏡像、dtb以及根文件系統(tǒng)，這樣的做法有一個弊端，不夠靈活，一個變了整個image.ub文件就得重新制作一遍，很麻煩。同樣BOOT.BIN文件是fsbl鏡像、u-boot鏡像以及pl端bit文件集合在一起的，那么既然是集合在一起的，那么我們單獨使用也是可以的嘛。
所以我們這里的思路就是將內(nèi)核鏡像文件zImage、內(nèi)核設(shè)備樹文件以及根文件系統(tǒng)從image.ub文件中分離出來；而將bit文件從BOOT.BIN文件中分離出來，這樣做之后我們的SD卡中將會存在5部分內(nèi)容：zImage、dtb、rootfs、bit以及BOOT.BIN(fsbl鏡像與u-boot鏡像的集合體)，明確之后我們將他們拷貝到我們的SD卡中。
1、制作SD啟動卡
SD啟動卡的制作方式在17.2.10小節(jié)當中已經(jīng)給大家介紹過了，這里不再細說，筆者直接將一張16G的TF卡格式化了2個分區(qū)，FAT32和EXT4，如下所示：
圖 31.7.1 SD啟動卡分區(qū)信息
2、拷貝鏡像到FAT分區(qū)
將前面過程當中生成的各種鏡像文件拷貝到SD啟動卡的FAT分區(qū)，包括zImage(內(nèi)核鏡像，內(nèi)核源碼目錄arch/arm/boot/zImage)、system-top.dtb(內(nèi)核設(shè)備樹dtb文件，內(nèi)核源碼目錄arch/arm/boot/dts/system-top.dtb)、design_navigator_7010_wrapper.bit(pl端bitstream文件，/home/zynq/hdf/Navigator_7010.sdk/design_navigator_7010_wrapper.bit)。大家根據(jù)自己前面步驟當中文件存放的目錄去找到相應(yīng)的這些鏡像文件。
接下來我們需要將BOOT.BIN文件拷貝到FAT分區(qū)，但是前面的過程中我們并沒有生成BOOT.BIN文件，這里就需要使用前面生成的u-boot(U-Boot elf格式鏡像，U-Boot源碼目錄u-boot)和zynq_fsbl.elf(fsbl elf格式鏡像，/home/zynq/linux/fsbl/zynq_fsbl.elf)來制作BOOT.BIN文件。
首先我們進入到U-Boot源碼目錄下，將生成的u-boot文件重命名為u-boot.elf，如下所示：
圖 31.7.2 u-boot重命名
為啥要重命名呢？因為筆者發(fā)現(xiàn)使用petalinux-package命令制作BOOT.BIN文件的時候，如果elf格式文件沒有帶.elf后綴名會識別不了。接下來我們就可以用petalinux-package命令去生成BOOT.BIN文件了，在U-Boot源碼目錄下執(zhí)行下面這條命令：
petalinux-package --boot -p /home/zynq/petalinux/v2018.3/ALIENTEK-ZYNQ --fsbl /home/zynq/linux/fsbl/zynq_fsbl.elf --u-boot ./u-boot.elf -o ./BOOT.BIN --force
圖 31.7.3 生成BOOT.BIN文件
petalinux-package命令前面已經(jīng)給大家介紹過了，”-p”選項指定一個petalinux工程，如果直接在petalinux工程目錄下運行該命令則不需要用”-p”指定；”--fsbl”指定fsbl的elf格式鏡像；” --u-boot”指定U-Boot的elf格式鏡像文件，大家根據(jù)自己的路徑情況進行修改；”-o”選項指定輸出文件的名字以及存放的路徑，例如這里是將BOOT.BIN文件存放在當前目錄下，命令執(zhí)行完成之后就會在當前目錄下生成一個BOOT.BIN文件，如上圖所示。我們使用ls查看下它的大小：
圖 31.7.4 BOOT.BIN文件大小
我們發(fā)現(xiàn)它只有600多K，但是u-boot.elf文件可是有4M多的，而zynq_fsbl.elf文件也有600多K，為啥合成為BOOT.BIN文件之后只有600多K了呢？原因在于格式問題，elf格式文件中除了機器碼之外，還包含了很多額外的信息，例如符號表、調(diào)試信息、重定位表、運行地址和加載地址等，信息量很大，所以導致elf文件很大，例如linux下的應(yīng)用程序就是elf格式的，程序加載運行的時候會去解析，但是裸機下不能用elf格式，包括內(nèi)核鏡像和U-Boot鏡像等都不能用elf格式；而bin文件則是最純粹的二進制機器代碼，沒有任何多余的信息，所以文件小。
使用petalinux-package命令生成的BOOT.BIN文件的時候，它會解析我們給定的elf格式文件，獲取它的運行地址、加載地址以及真正的二進制機器代碼，然后再把它倆集合起來，所以BOOT.BIN文件就是一個.bin格式的文件，所以它小，相信說到這里大家應(yīng)該明白了！需要注意我們生成的BOOT.BIN文件中并不包含bit文件，前面已經(jīng)跟大家說過了。
之后將BOOT.BIN文件也拷貝到SD啟動卡的FAT分區(qū)，那么此時來看看我們的FAT分區(qū)有哪些文件：
圖 31.7.5 FAT分區(qū)文件列表
為了方便、好看，筆者將design_navigator_7010_wrapper.bit文件和system-top.dtb文件進行了重命名，分別為system.bit和system.dtb，如下：
圖 31.7.6 文件重命名
3、將根文件系統(tǒng)解壓到EXT4分區(qū)
接下來我們需要將31.6小節(jié)編譯的根文件系統(tǒng)壓縮包文件解壓到SD啟動卡的EXT4分區(qū)，這里筆者使用rootfs.tar.gz壓縮包文件，進入到rootfs.tar.gz壓縮包文件所在目錄，執(zhí)行解壓命令：
圖 31.7.7 解壓rootfs.tar.gz
/media/zynq/ext4是筆者的SD啟動卡對應(yīng)的EXT4分區(qū)的掛載點，注意解壓的時候需要使用前面要加sudo，也就是要以root用戶的身份進行解壓。解壓完成之后執(zhí)行sync命令將數(shù)據(jù)同步到SD卡中，之后卸載SD啟動卡，卸載成功之后拔掉它！
圖 31.7.8 卸載SD啟動卡
4、啟動開發(fā)板
將我們做好的啟動卡插入開發(fā)板，連接電源、串口啟動，打印信息如下所示：
圖 31.7.9 開發(fā)板啟動
在U-Boot啟動2秒倒計時之前，按回車或者是空格鍵停止啟動，進入到U-Boot的命令行模式，因為現(xiàn)在不能直接啟動，我們需要對U-Boot環(huán)境變量進行修改，在U-Boot命令行下執(zhí)行下面這些命令設(shè)置環(huán)境變量，如下所示：
圖 31.7.10 設(shè)置環(huán)境變量
示例代碼20.7.1 U-Boot環(huán)境變量設(shè)置
關(guān)于U-Boot命令的使用在前面已經(jīng)給大家講解過，不過這里也給大家簡單地說明一下我們設(shè)置的這些環(huán)境變量的作用：
首先第一條命令我們設(shè)置了bitstream_load_address變量存放bitstream文件從SD卡中拷貝到內(nèi)存中的地址；第二條命設(shè)置了bitstream_image變量等于SD卡中bitstream文件的名字，也就是system.bit；第三條命設(shè)置了bitstream_size變量等于bitstream文件的大小；第四條命令設(shè)置了kernel_image變量等于SD卡中內(nèi)核鏡像的名字，也就是zImage；第五條命令設(shè)置了devicetree_image變量等于SD卡中內(nèi)核設(shè)備樹dtb文件的名字，也就是system.dtb；kernel_image和devicetree_image我們的這個U-Boot中默認是有的，只不過它們的內(nèi)容并不是我們SD中的文件名，所以需要重新設(shè)定。
最后一條命令設(shè)置了sdboot變量，其實這個變量在我們使用的這個U-Boot中也是存在的，這里也是對他重新定義，這個變量的內(nèi)容很長，我們可以把它的內(nèi)容整理一下，如下：
示例代碼20.7.2 sdboot變量內(nèi)容整理
“&&”符號其實就是C語言中”與”，跟C語言里面的作用一毛一樣，${xxx}就是變量的引用，if … fi這個就是if條件判斷語句了，fi表示條件判斷的結(jié)束，U-Boot里邊的這種語法很簡單地，就不給大家細說了，如果不明白可以在網(wǎng)上找找資料。
前面跟大家講過，U-Boot中的bootcmd變量的作用，U-Boot啟動內(nèi)核或在命令行下執(zhí)行boot命令時其實就是去執(zhí)行bootcmd，那我們來看看bootcmd的內(nèi)容是什么：
圖 31.7.11 bootcmd的內(nèi)容
圖 31.7.12 modeboot的內(nèi)容
所以從上面可以知道，bootcmd的內(nèi)容其實就是運行sdboot，也就是上面定義的那個。
變量設(shè)置完成之后，執(zhí)行saveenv保存環(huán)境變量到QSPI Flash中，那么下次就不用再設(shè)置了
圖 31.7.13 保存環(huán)境變量
保存完成執(zhí)行boot命令啟動內(nèi)核：
圖 31.7.14 啟動內(nèi)核
啟動完成之后登陸系統(tǒng)(用戶名和密碼都是root)：
圖 31.7.15 登陸系統(tǒng)
后面我們的驅(qū)動開發(fā)篇將以本章使用的U-Boot源碼、內(nèi)核源碼等進行開發(fā)工作！
20.8tcl腳本
前面我們在hsi終端下通過執(zhí)行相應(yīng)的命令去獲取bit文件、自動生成設(shè)備樹以及構(gòu)建一個fsbl源碼等，覺得這樣非常的不方便，每次都要先執(zhí)行hsi命令進入到hsi終端模式，然后在一個一個命令敲，這樣感覺非常不好，那可不可以像shell命令一樣，創(chuàng)建一個shell腳本之類的呢？其實是可以的，我們可以創(chuàng)建一個后綴名為.tcl的腳本，然后把我們的命令添加上去，然后直接執(zhí)行這個腳本就行了。
例如我在Ubuntu目錄下新建一個hsi_test.tcl文件，內(nèi)容如下所示：
文件中的hsi::open_hw_design xxx.hdf就表示執(zhí)行his的open_hw_design命令，后面跟著的參數(shù)就是對應(yīng)的hdf文件路徑了，例如我們將31.2小節(jié)中執(zhí)行的命令寫入到hsi_test.tcl腳本中，如下所示：
示例代碼20.8.1 tcl腳本示例 hsi_test.tcl內(nèi)容
第一行#號表示注釋。
那我們?nèi)绾螆?zhí)行hsi_test.tcl腳本呢？執(zhí)行方法如下所示：
圖 31.8.1 運行hsi_test.tcl腳本
“xsct xxx.tcl”即可！xsct也是petalinux工具安裝的時候自帶的，它也是命令行終端，例如運行xsct命令就會進入到xsct終端模式，如下所示：
圖 31.8.2 xsct終端
例如我們在xsct終端下也可以執(zhí)行腳本中的命令，例如：
圖 31.8.3 xsct運行hsi命令
所以當我們執(zhí)行”xsct hsi_test.tcl”命令時其實就是類似于將hsi_test.tcl交給xsct去解析并運行。
關(guān)于xsct、hsi以及tcl腳本等更多的內(nèi)容這里就不講了，筆者對這些沒有什么深入的了解！如果大家感興趣自己去網(wǎng)上找找相關(guān)的資料。
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的修改dts后重编译_「正点原子FPGA连载」第二十章另一种方式编译ZYNQ镜像的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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