Конфигурация загрузки с eMMC

Ранее мы использовали загрузку с TF-карты, что соответствует аппаратному интерфейсу SD0. Теперь, чтобы изменить способ загрузки и загружать систему с eMMC, необходимо внести некоторые изменения в предыдущую конфигурацию:

Изменение конфигурации Vivado

В блоковом дизайне Vivado необходимо включить SD1 (eMMC подключен к интерфейсу SD1 на основной плате):

изображение-20250723112004925

Продолжите последующие операции: "Generate Bitstream" --> "Export Hardware" --> Экспорт файла .xsa.

Изменение соответствующей конфигурации Petalinux

Скопируйте файл .xsa из Windows на виртуальную машину через общую папку, затем скопируйте файл xsa из общей папки в рабочий каталог:

изображение-20250723113840031

Запустите среду Petalinux в рабочем каталоге и выполните соответствующую настройку: используйте команду:


x
speta
petalinux-config --get-hw-description=.#Импорт нового xsa и завершение конфигурации

Настройте uboot на qspi-flash, а image и rootfs — на eMMC:

Разметка qspi-flash:


xxxxxxxxxx
petalinux-config --get-hw-description=.
Subsystem AUTO Hardware Settings-->Flash Settings-->

изображение-20250723121624296

Файловая система находится на mmcblk1p2.


xxxxxxxxxx
petalinux-config --get-hw-description=.
Image Packaging Configuration--->

изображение-20250723120256821

Выберите ps7_sd_1. ps7_sd_1 соответствует eMMC.


xxxxxxxxxx
petalinux-config --get-hw-description=.
Subsystem AUTO Hardware Settings-->SD/SDIO Settings-->


xxxxxxxxxx
petalinux-config --get-hw-description=.
petalinux-config -> u-boot configuration ->u-boot script configuration -> QSPI/SPI image offsets
# Здесь Zynq использует image.ub (который содержит ядро и dtb, image.ub является fit image)

изображение-20250725171404136


xxxxxxxxxx
petalinux-config -c u-boot  
 ARM architecture -> (0xFE0000) Boot script offset
# 0xFE0000 соответствует начальному адресу bootsrc в qspi flash

изображение-20250723171242266

Компиляция и упаковка


xxxxxxxxxx
petalinux-build
petalinux-package --boot --fsbl ./images/linux/zynq_fsbl.elf --u-boot --fpga --force
#На этом этапе генерируются boot.src/BOOT.bin/image.ub/roofs.tar.gz

Загрузка uboot и образа из QSPI-Flash, загрузка rootfs из eMMC

Сначала настройте отладочную плату на режим загрузки с SD-карты, подключите сетевой кабель, включите питание и создайте папку image в её каталоге /home/root. Затем по FTP скопируйте сгенерированные на виртуальной машине image.ub и roofs.tar.gz в каталог image. На этом этапе образ ядра и файловая система для режима eMMC временно хранятся на TF-карте.
Скопируйте сгенерированные файлы BOOT.bin/image.ub/zynq_fsbl.elf/boot.src в среду Windows. Установите отладочную плату в режим JTAG, включите питание и используйте утилиту Vitis для прошивки flash (program flash tool), чтобы записать файлы BOOT.bin/image.ub/zynq_fsbl.elf/boot.src в qspi-flash (конкретные адреса для записи см. в предыдущей информации о разделах qspi-flash):

(1) Запись BOOT.bin: выберите BOOT.bin в качестве файла образа, укажите смещение 0x0000000.

(2) Запись image.ub: сначала переименуйте image.ub в image.ub.bin; затем выберите image.ub.bin в качестве файла образа, укажите смещение 0x5A0000.

(3) Запись boot.src: сначала переименуйте boot.src в boot.src.bin; затем выберите boot.src.bin в качестве файла образа, укажите смещение 0xFE0000:

После запуска uboot загрузит скрипт boot.src. В этом скрипте будут выполнены соответствующие операции чтения, загрузки и bootm в зависимости от текущего режима загрузки.

изображение-20250725173954062

Форматирование и разметка eMMC
Выключите питание, установите режим загрузки с SD-карты, вставьте TF-карту в слот, включите питание, чтобы войти в систему Linux на TF-карте.
- Удаление существующих разделов eMMC и создание новых
```
xxxxxxxxxx
# Проверьте, есть ли у текущих разделов eMMC точки монтирования
mount
# Если смонтированы, сначала отмонтируйте
umount /dev/mmcblk1p1
umount /dev/mmcblk1p2
# Форматирование eMMC
#fdisk /dev/mmcblk1
```
  - Удаление разделов
  Введите "p", чтобы увидеть текущую ситуацию с разделами.
  Введите "d", чтобы удалить раздел. Если разделов несколько, введите "d" несколько раз.
  Снова введите "p", чтобы увидеть текущую ситуацию с разделами.
  - Создание первого раздела
  Введите "n", чтобы создать раздел. Введите "p" (основной раздел), затем "1" (номер раздела), "2048" (первый сектор), "+1G" (выделить 1 ГБ для первого раздела) или напрямую укажите последний сектор.
  Введите "t", чтобы установить тип раздела, введите "b", чтобы установить тип "W95 FAT32".
  Повторный ввод "p" отобразит текущий статус раздела, включая номер конечного сектора текущего раздела (соответствующий EndLBA).
  - Создание второго раздела
  Используйте команду "n", введите "p" (основной раздел), затем "2", и оставьте оставшееся пространство для второго раздела, просто нажав enter.
  Если при создании второго раздела первый сектор не увеличивается на основе номера конечного сектора первого раздела, введите значение EndLBA предыдущего раздела + 1.
  - Проверка таблицы разделов
  Введите "p", чтобы проверить, есть ли два раздела; если все правильно, введите "w", чтобы записать таблицу разделов на TF-карту.
  - Форматирование разделов
```
xxxxxxxxxx
# Форматирование первого раздела в FAT32
mkfs.vfat -F 32 /dev/mmcblk1p1
# Форматирование второго раздела в EXT4
mkfs.ext4 /dev/mmcblk1p2 
```
Скопируйте и извлеките файлы image.ub и roofs.tar.gz для загрузки eMMC с карты TF в разделы eMMC.


xxxxxxxxxx
# Create two folders as mount points for the two eMMC partitions
mkdir /media/mmcblk1p1
mkdir /media/mmcblk1p2
# Mount /dev/mmcblk1p1 to /media/mmcblk1p1
mount /dev/mmcblk1p1 /media/mmcblk1p1
# Mount /dev/mmcblk1p2 to /mnt/mmcblk1p2
mount /dev/mmcblk1p2 /media/mmcblk1p2
# Copy image.ub to /dev/mmcblk1p1
cp /home/root/image/image.ub /media/mmcblk1p1
sync

# Extract rootfs.tar.gz to /dev/mmcblk1p2
tar -xzf /home/root/image/rootfs.tar.gz -C /media/mmcblk1p2
sync

Примечание: поскольку образ загружается из qspi-flash, также приемлемо не копировать image.ub на первый раздел.

Выключите устройство, установите режим загрузки spi-flash и включите его. В этот момент uboot и ядро будут загружены из qspi-flash, а файловая система — из eMMC.

Анализ файла boot.src

После запуска U-Boot загружает скрипт boot.src. Этот скрипт выполняет соответствующие операции чтения, загрузки и загрузки в зависимости от текущего режима загрузки.

Ниже приведено содержимое файла boot.src по умолчанию:


xxxxxxxxxx
# Traverse boot mode (JTAG/QSPI/MMC/NAND)
for boot_target in ${boot_targets};
do
    echo "Trying to load boot images from ${boot_target}"
    if test "${boot_target}" = "jtag" ; then
        bootm 0x00200000 0x04000000 0x00100000
    fi
    if test "${boot_target}" = "mmc0" || test "${boot_target}" = "mmc1" ; then
        # If booting from mmc, check whether there is a uEnv.txt file 
        # under mmc (current petalinux does not contain this file)
        if test -e ${devtype} ${devnum}:${distro_bootpart} /uEnv.txt; then
            # load uEnv.txt
            fatload ${devtype} ${devnum}:${distro_bootpart} 0x02080000 uEnv.txt;
            echo "Importing environment(uEnv.txt) from ${boot_target}..."
            env import -t 0x02080000 $filesize
            if test -n $uenvcmd; then
                echo "Running uenvcmd ...";
                run uenvcmd;
            fi
        fi
        # If the mmc contains the image.ub file
        if test -e ${devtype} ${devnum}:${distro_bootpart} /image.ub; then
            # load image.ub to 0x10000000
            fatload ${devtype} ${devnum}:${distro_bootpart} 0x10000000 image.ub;
            # boot from 0x10000000
            bootm 0x10000000;
        fi
        
        # If you start from mmc, the following code will not be executed normally.
        # If mmc contains uImage file and system.dtb file
        if test -e ${devtype} ${devnum}:${distro_bootpart} /uImage; then
            fatload ${devtype} ${devnum}:${distro_bootpart} 0x00200000 uImage;;
        fi
        if test -e ${devtype} ${devnum}:${distro_bootpart} /system.dtb; then
            fatload ${devtype} ${devnum}:${distro_bootpart} 0x00100000 system.dtb;
        fi
        # If mmc contains ramdisk.cpio.gz.u-boot file
        if test -e ${devtype} ${devnum}:${distro_bootpart} /ramdisk.cpio.gz.u-boot && test "${skip_tinyramdisk}" != "yes"; then
            fatload ${devtype} ${devnum}:${distro_bootpart} 0x04000000 ramdisk.cpio.gz.u-boot;
            bootm 0x00200000 0x04000000 0x00100000
        fi
        if test -e ${devtype} ${devnum}:${distro_bootpart} /rootfs.cpio.gz.u-boot && test "${skip_ramdisk}" != "yes"; then
            fatload ${devtype} ${devnum}:${distro_bootpart} 0x04000000 rootfs.cpio.gz.u-boot;
            bootm 0x00200000 0x04000000 0x00100000
        fi
        bootm 0x00200000 - 0x00100000
    fi
    
    # If booted from qspi
    if test "${boot_target}" = "xspi0" || test "${boot_target}" = "qspi" || test "${boot_target}" = "qspi0"; then
        sf probe 0 0 0;
        # Load the contents of qspi offset address 0x5A0000, length 0xA40000 to 0x10000000
        # 0x5A0000 and 0xA40000 correspond to the image.ub of the qspi space division above
        sf read 0x10000000 0x5A0000 0xA40000
        # Boot from 0x10000000
        bootm 0x10000000;
        echo "Booting using Fit image failed"

        sf read 0x00200000 0x1000000 0x500000
        sf read 0x04000000 0x1580000 0xA00000
        bootm 0x00200000 0x04000000 0x00100000;
        echo "Booting using Separate images failed"
    fi
    if test "${boot_target}" = "nand" || test "${boot_target}" = "nand0"; then
        nand info;
        nand read 0x10000000 0x1080000 0x6400000
        bootm 0x10000000;
        echo "Booting using Fit image failed"

        nand read 0x00200000 0x1000000 0x3200000
        nand read 0x04000000 0x4600000 0x3200000
        bootm 0x00200000 0x04000000 0x00100000;
        echo "Booting using Separate images failed"
    fi
done

Если режим загрузки — qspi, то и U-Boot, и образ будут загружены из флэш-памяти qspi.

Если режим загрузки — mmc0 или mmc1, то и U-Boot, и образ будут загружены из mmc.

Загрузка U-Boot из QSPI-Flash, загрузка образа и Rootfs из eMMC

Исходя из предыдущего анализа файла boot.src, если вы хотите загрузить U-Boot из флэш-памяти qspi и загрузить образ из mmc, вам необходимо изменить файл boot.src.

Поскольку файл boot.src сам по себе имеет проверку CRC, прямое изменение содержимого boot.src приведет к сбою проверки boot.src, что предотвратит запуск ядра.

boot.src генерируется из шаблона components/yocto/layers/meta-xilinx/meta-xilinx-bsp/recipes-bsp/u-boot/u-boot-zynq-scr/boot.cmd.generic, поэтому вы можете изменить файл boot.cmd.generic.

Однако файл boot.cmd.generic может быть автоматически перезаписан во время petalinux-config.

Разумный метод модификации — добавить файл u-boot-zynq-scr.bbappend и папку u-boot-zynq-scr в project-spec/meta-user/recipes-bsp/uboot/.

Исправление загрузочного скрипта U-Boot в Petalinux 2021.1

qspi-flash по-прежнему можно разбить на разделы, следуя инструкциям выше, включая petalinux-config и U-Boot config;
Создайте файл u-boot-zynq-scr.bbappend и папку u-boot-zynq-scr в project-spec/meta-user/recipes-bsp/uboot/


xxxxxxxxxx
# u-boot-zynq-scr.bbappend file content as follows:

FILESEXTRAPATHS_prepend := "${THISDIR}/u-boot-zynq-scr:"

SRC_URI += "file://boot.cmd.generic"

Скопируйте файл components/yocto/layers/meta-xilinx/meta-xilinx-bsp/recipes-bsp/u-boot/u-boot-zynq-scr/boot.cmd.generic в папку u-boot-zynq-scr, затем измените этот файл:


x
# This is a boot script for U-Boot
# Generate boot.scr:
# mkimage -c none -A arm -T script -d boot.cmd.default boot.scr
#
################
@@PRE_BOOTENV@@

for boot_target in ${boot_targets};
do
    echo "Trying to load boot images from ${boot_target}"
    if test "${boot_target}" = "jtag" ; then
        @@KERNEL_BOOTCMD@@ @@KERNEL_LOAD_ADDRESS@@ @@RAMDISK_IMAGE_ADDRESS@@ @@DEVICETREE_ADDRESS@@
    fi
    if test "${boot_target}" = "mmc0" || test "${boot_target}" = "mmc1" ; then
        if test -e ${devtype} ${devnum}:${distro_bootpart} /@@UENV_TEXTFILE@@; then
            fatload ${devtype} ${devnum}:${distro_bootpart} @@UENV_MMC_LOAD_ADDRESS@@ @@UENV_TEXTFILE@@;
            echo "Importing environment(@@UENV_TEXTFILE@@) from ${boot_target}..."
            env import -t @@UENV_MMC_LOAD_ADDRESS@@ $filesize
            if test -n $uenvcmd; then
                echo "Running uenvcmd ...";
                run uenvcmd;
            fi
        fi
        if test -e ${devtype} ${devnum}:${distro_bootpart} /@@FIT_IMAGE@@; then
            fatload ${devtype} ${devnum}:${distro_bootpart} @@FIT_IMAGE_LOAD_ADDRESS@@ @@FIT_IMAGE@@;
            bootm @@FIT_IMAGE_LOAD_ADDRESS@@;
                fi
        if test -e ${devtype} ${devnum}:${distro_bootpart} /@@KERNEL_IMAGE@@; then
            fatload ${devtype} ${devnum}:${distro_bootpart} @@KERNEL_LOAD_ADDRESS@@ @@KERNEL_IMAGE@@;;
        fi
        if test -e ${devtype} ${devnum}:${distro_bootpart} /system.dtb; then
            fatload ${devtype} ${devnum}:${distro_bootpart} @@DEVICETREE_ADDRESS@@ system.dtb;
        fi
        if test -e ${devtype} ${devnum}:${distro_bootpart} /@@RAMDISK_IMAGE1@@ && test "${skip_tinyramdisk}" != "yes"; then
            fatload ${devtype} ${devnum}:${distro_bootpart} @@RAMDISK_IMAGE_ADDRESS@@ @@RAMDISK_IMAGE1@@;
            @@KERNEL_BOOTCMD@@ @@KERNEL_LOAD_ADDRESS@@ @@RAMDISK_IMAGE_ADDRESS@@ @@DEVICETREE_ADDRESS@@
        fi
        if test -e ${devtype} ${devnum}:${distro_bootpart} /@@RAMDISK_IMAGE@@ && test "${skip_ramdisk}" != "yes"; then
            fatload ${devtype} ${devnum}:${distro_bootpart} @@RAMDISK_IMAGE_ADDRESS@@ @@RAMDISK_IMAGE@@;
            @@KERNEL_BOOTCMD@@ @@KERNEL_LOAD_ADDRESS@@ @@RAMDISK_IMAGE_ADDRESS@@ @@DEVICETREE_ADDRESS@@
        fi
        @@KERNEL_BOOTCMD@@ @@KERNEL_LOAD_ADDRESS@@ - @@DEVICETREE_ADDRESS@@
    fi
    if test "${boot_target}" = "xspi0" || test "${boot_target}" = "qspi" || test "${boot_target}" = "qspi0"; then
        ## This if is the added part: determine whether there is an image.ub file on mmc 1::${distro_bootpart}
        if test -e mmc 1:${distro_bootpart} /@@FIT_IMAGE@@; then
            echo "try to boot using mmc Fit image"
            # If so, load it to the FIT_IMAGE_LOAD_ADDRESS address (corresponding to 0x1000000)
            fatload mmc 1:${distro_bootpart} @@FIT_IMAGE_LOAD_ADDRESS@@ @@FIT_IMAGE@@;
            # Boot from FIT_IMAGE_LOAD_ADDRESS address
            bootm @@FIT_IMAGE_LOAD_ADDRESS@@;
            echo "Booting using mmc Fit image failed"
        fi
        # If there is no image.ub file on mmc, image.ub will still be loaded from qspi
        echo "try to boot using qspi Fit image"
        sf probe 0 0 0;
        sf read @@FIT_IMAGE_LOAD_ADDRESS@@ @@QSPI_FIT_IMAGE_OFFSET@@ @@QSPI_FIT_IMAGE_SIZE@@
        bootm @@FIT_IMAGE_LOAD_ADDRESS@@;
        echo "Booting using Fit image failed"

        sf read @@KERNEL_LOAD_ADDRESS@@ @@QSPI_KERNEL_OFFSET@@ @@QSPI_KERNEL_SIZE@@
        sf read @@RAMDISK_IMAGE_ADDRESS@@ @@QSPI_RAMDISK_OFFSET@@ @@QSPI_RAMDISK_SIZE@@
        @@KERNEL_BOOTCMD@@ @@KERNEL_LOAD_ADDRESS@@ @@RAMDISK_IMAGE_ADDRESS@@ @@DEVICETREE_ADDRESS@@;
        echo "Booting using Separate images failed"
    fi
    if test "${boot_target}" = "nand" || test "${boot_target}" = "nand0"; then
        nand info;
        nand read @@FIT_IMAGE_LOAD_ADDRESS@@ @@NAND_FIT_IMAGE_OFFSET@@ @@NAND_FIT_IMAGE_SIZE@@
        bootm @@FIT_IMAGE_LOAD_ADDRESS@@;
        echo "Booting using Fit image failed"

        nand read @@KERNEL_LOAD_ADDRESS@@ @@NAND_KERNEL_OFFSET@@ @@NAND_KERNEL_SIZE@@
        nand read @@RAMDISK_IMAGE_ADDRESS@@ @@NAND_RAMDISK_OFFSET@@ @@NAND_RAMDISK_SIZE@@
        @@KERNEL_BOOTCMD@@ @@KERNEL_LOAD_ADDRESS@@ @@RAMDISK_IMAGE_ADDRESS@@ @@DEVICETREE_ADDRESS@@;
        echo "Booting using Separate images failed"
    fi
done

Выполните предыдущие шаги: после сборки petalinux и упаковки скопируйте файлы BOOT.bin, boot.src, image.ub и zynq_fsbl.elf в Windows и с помощью Vitis запишите их в qspi-flash; скопируйте файл image.ub в первый раздел eMMC и извлеките rootfs во второй раздел eMMC.