petalinux环境搭建

petalinux简介

PetaLinux 是赛灵思（Xilinx，现为AMD旗下）推出的嵌入式Linux开发工具套件，专为其FPGA（如Zynq、Zynq UltraScale+ MPSoC、MicroBlaze等）和自适应SoC设计。它基于Yocto Project构建，提供了一套完整的工具链，简化了嵌入式Linux系统的开发、定制和部署流程。petalinux并不是一个特殊Linux内核，而是一套开发环境配置的工具，降低uboot、内核、根文件系统的配置的工作量，可以从Vivado的导出硬件信息自动完成相关软件的配置。

petalinux安装步骤

这里选择将petalinux安装在ubuntu 20.04.6上。因为使用的主机是windows系统，所以选择安装virtualbox后再安装的ubuntu 20.04.6虚拟机。你也可以通过vmware安装ubuntu。具体怎么如何在virtualbox或者vmware上安装ubuntu，请自行网上查找相关资料。

安装好ubuntu系统之后需要进行一下操作。

• 安装依赖库

​x
sudo apt-get install -y python tofrodos iproute2 gawk xvfb gcc git make net-tools libncurses5-dev tftpd zlib1g-dev libssl-dev flex bison libselinux1 gnupg wget diffstat chrpath socat xterm autoconf libtool tar unzip texinfo zlib1g-dev gcc-multilib build-essential libsdl1.2-dev libglib2.0-dev zlib1g:i386 screen pax gzip

• petalinux默认使用的是bash解释器，查看Ubuntu解释器：

xxxxxxxxxx
ls -l /bin/sh

解释器类型相符，若不相符则用以下命令进行修改dash为bash：

xxxxxxxxxx
sudo dpkg-reconfigure dash

在出现的弹框中点击“NO”。

• /opt目录下只能在root账户下创建 文件夹，所以这里需要额外加一行代码切换管理员身份：

xxxxxxxxxx
su
sudo chown -R user:user /opt
这里的 user:user更换成 ubuntu的普通账户名，我这里是mind

• 创建一个下载petalinux的文件夹，此处我是建在/opt/pkg/petalinux目录下，修改文件夹权限

xxxxxxxxxx
root@Ubuntu20:/media/sf_vmshare# mkdir -p /opt/pkg/petalinux/2021.1
root@Ubuntu20:/media/sf_vmshare# sudo chown -R mind:mind /opt

• 因为 Petalinux 不能在root账户下安装，只能在普通用户下安装 ,所以此处需要退出管理员模式进入普通用户模式下载（2021版一定得在命令里输入-d）：

xxxxxxxxxx
mind@Ubuntu20:/media/sf_vmshare$ ./petalinux-v2021.1-final-installer.run -d /opt/pkg/petalinux/2021.1

之后系统就开始安装petalinux了，直到出现 “Press Enter to display the license agreements 字样，按下回车继续，之后会出现三个许可协议，也是按 Q 退出后 按下Y 按回车继续，之后系统就开始安装Petalinux了

• 输入以下命令对Petalinux 的环境进行加载，此命令只对当前终端有用。

xxxxxxxxxx
source /opt/pkg/petalinux/2021.1/settings.sh

出现

xxxxxxxxxx
PetaLinux environment set to '/opt/pkg/petalinux/2021.1'
WARNING: This is not a supported OS
INFO: Checking free disk space
INFO: Checking installed tools
INFO: Checking installed development libraries
INFO: Checking network and other services

可以将其写入到系统环境变量中:

xxxxxxxxxx
vi ~/.bashrc

#方法一：将如下内容写入到.bashrc中,不过这种办法每次打开一个终端，都会有一段信息输出
source source /opt/pkg/petalinux/2021.1/settings.sh
#方法二：将如下内容写入到.bashrc中。如果新开一个终端时，需要启用环境变量，可以直接输入speta 即可
alias speta='source /opt/pkg/petalinux/2021.1/settings.sh'

• 再按下 echo $PETALINUX：

xxxxxxxxxx
echo $PETALINUX

如果显示Petalinux的安装目录，表明工作环境已设置 并且可以正常运行了。

配置petalinux工程

vivado导出硬件工程信息得到.xsa文件

• 创建vivado工程

• 编译工程

• 导出硬件，得到.xsa

• 如果是在window系统下生成的xsa文件，则可以通过virtualbox或者vmware的共享文件夹的方式复制到ubuntu系统中

petalinux工程所需相关命令

• 在用户目录下，创建一个文件夹：

xxxxxxxxxx
mkdir petalinux_projects

• 进入该文件夹，创建一个工程目录：

x
cd petalinux_projects
#创建一个petalinux工程
petalinux-create -t project --template zynq --name petalinux-mind

• 将xsa文件复制到工程目录中：

• 再配置前进行petalinux环境的加载。如果petalinux的环境是自动加载则可以跳过该步骤：

xxxxxxxxxx
source /opt/pkg/petalinux/2021.1/settings.sh
#已经用了环境变量的话直接输入speta
speta

• 进入该工作目录下，导入硬件信息进行配置：

x
cd petalinux-mind
# petalinux-config --get-hw-description <xsa文件目录>
petalinux-config --get-hw-description=./system_wrapper.xsa

此处会弹出相关配置的字符图形界面，相关配置在后续讲述。

• 如果后面想单独配置设备树、uboot、kernel、rootfs、busybox，则可以通过如下相应命令进行配置

xxxxxxxxxx
petalinux-config -c device-tree
petalinux-config -c u-boot
petalinux-config -c kernel
petalinux-config -c rootfs
petalinux-config -c busybox

• 编译和clean操作

x
# 方式一：编译整个工程(uboot/kernel/devicetree/rootfs/fsbl/bitfile)
#一步到位编译设备树、内核、uboot等
petalinux-build
# 方式二：根据需要编译
petalinux-build -c u-boot
petalinux-build -c kernel
petalinux-build -c rootfs
# 如果不是第一次编译设备树，即使修改了设备树执行petalinux-build -c device-dree也不会生成dtb文件，这时应先执行petalinux-build -c device-tree -x cleansstate 清理编译状态后再编译设备树。


# clean
# remove the <PROJECT>/build/linux/u-boot/ directory
petalinux-build -c u-boot -x distclean 
# remove the <PROJECT>/build/ directory
petalinux-build -x distclean
#remove <PROJECT>/images/ and <PROJECT>/build/ directories
petalinux-build -x mrproper

• 打包：生成BOOT.BIN文件

x
# --fsbl:不指定则默认为images/linux/zynq_fsbl.elf 
# --u-boot:不指定则默认为images/linux/u-boot.elf
# --fpga：不指定则默认为images/linux/system.bit   “--fpga”指合成 bit 文件到 BOOT.bin 中

# 仅将uboot/fsbl/bit文件打包到BOOT.bin文件中
petalinux-package --boot --fsbl ./images/linux/zynq_fsbl.elf --u-boot --fpga --force

# 将内核也打包到BOOT.bin中
petalinux-package --boot --fsbl ./images/linux/zynq_fsbl.elf --u-boot --fpga --kernel --force

petalinux工程配置界面

在执行petalinux-config --get-hw-description命令弹出一个窗口里可以配置petalinux工程。如果已经配置过了，之后想再次配置，可以运行命令“petalinux- config”来配置。

通过键盘上的“↑”和“↓”键来选择要配置的菜单，按下“Enter”键进入子菜单。菜单中蓝色高亮的首字母就是此菜单的热键，在键盘上按下此高亮字母对应的键可以快速选中对应的菜单。选中子菜单以后按下“Y”键就会将相应的配置选项写入配置文件中，菜单前面变为“< * >”。按下“N”键不编译相应的代码，按下“M”键就会将相应的代码编译为模块，菜单前面变为“< M >”。按两下“Esc”键退出，也就是返回到上一级，按下“?”键查看此菜单的帮助信息，按下“/”键打开搜索框，可以在搜索框输入要搜索的内容。 在配置界面下方会有五个按钮，这五个按钮的功能如下：

xxxxxxxxxx
<Select>：选中按钮，和“Enter”键的功能相同，负责选中并进入某个菜单。
<Exit>：退出按钮，和按两下“Esc”键功能相同，退出当前菜单，返回到上一级。
<Help>：帮助按钮，查看选中菜单的帮助信息。
<Save>：保存按钮，保存修改后的配置文件。
<Load>：加载按钮，加载指定的配置文件。

从上到下的简单地介绍下这些菜单：

• “Linux Components Selection”：

  子菜单内容如下图所示：

  

  中括号里的“*”表示已使能配置，第二项和第三项表示会自动生成实验中使用的 fsbl.elf 文件和自动更新 ps_init。下面两个选项用来配置 u-boot 和 linux- kernel 的来源

• “Auto Config Settings”：

  主要就是选择是否使能 Device tree、Kernel 和 u-boot 的自动配置，这里使用默认配置，无需更改。

• “Subsystem AUTO Hardware Settings”：

  子菜单的内容如下图所示：

  

  进入到该界面的各个外设子菜单中，可以发现都已经设置好了默认配置，这些默认配置是根据 xsa 文件的信息自动配置的，基本上无需我们手动配置；“Serial Settings”配置项用于配置开发板的调试串口和串口波特率等参数。

  把“FSBL Serial stdin/stdout”和“DTG Serial stdin/stdout”两项中默认使用的“ps7_uart_1”改成“ps7_uart_0”，也就是 USB 串口。这是因为 uart1 是 PL 端的接口。修改完成之后连按两次 ESC 键回到上一级菜单。

• “DTG Settings”、FSBL 配置菜单“FSBL Configuration”、FPGA 管理器菜单“FPGA Manager”、u-boot 配置菜单“u-boot Configuration”和 linux 配置菜单“Linux Configuration”一般保持默认即可。

• “Image Packaging Configuration”：

  子菜单如下：

  

  第一个选项便是根文件系统的类型的配置，默认为 INITRD，一般默认即可。如果我们需要运行Ubuntu 或 Debian 的根文件系统时，就需要配置成 EXT4(SD/eMMC/ SATA/USB)，NFS 挂载启动需要配置成 NFS。

• “Firmware Version Configuration”：

  可以用来修改定制的 linux 系统的主机名和产品名，默认与该 Petalinux 工程同名，如果需要可修改。

• “Yocto Settings”：

  进行与 Yocto 相关的设置，这里就不做介绍了，一般保持默认即可。

uboot和Linux内核

在选项Linux Components Selection 中可以配置uboot和Linux内核的来源，按回车键可进入下一个选择界面。uboot和Linux内核默认是github上下载的，需要Linux主机连接互联网才能下载。本实验将对应的资源都下载到了本地。下载链接：linux-xlnx、uboot-xlnx

注意：①一定要使用和petalinux对应版本，我们使用的是petalinux2021.1版本；②如果多个petalinux工程都需要使用本地源码，那么每一个 petalinux 工程都需要单独对应内核源码和 u-boot 源码， 否则其中一个 petalinux 工程修改了源码， 就会影响到其他的工程。

将内核源码复制到虚拟机内解压。在这里我们选择解压到/home/mind/petalinux_downloads下（需要先创建petalinux_downloads文件夹）。

将linux内核/uboot的来源改为本地获取，并配置对应下载的离线包解压后的地址：

选择Linnux Compoents Selection-->u-boot-->ext-local-src

Linnux Compoents Selection-->linux-kernel-->ext-local-src

选择完成后会出现多两行选项：External u-boot local source settings--->

External u-boot local source settings--->

选中这两项，填入对应地址保存并退出。

设置离线编译

Petalinux 编译工程默认需要联网下载一些资源，如果网络不佳会编译非常缓慢甚至编译失败。为了解决这个问题，我们可以预先下载两个离线资源包，然后设置 petalinux离线编译。此时，u-boot和linux的资源包已从github下载，还需要下载downloads 、ssate：

注意，一定要下载 petalinux版本对应的文件，我们使用的 petalinux 版本是 2021.1，就需要找到 2021.1标签中的这两个文件下载。

选择Petalinux工具arm- sstate-cache：

将下载的压缩包拷贝到虚拟机中并解压，这里选择解压到/home/mind/petalinux-downloads:

选择最下面的“Yocto Settings —>选项：

在“Yocto Settings —>” 界面中，取消选择“Enable Network sstate feeds”，选择“Enable BB NO NETWORK”,因为我们已经把所需要的包下载到了本地，所以在编译时不需要进行联网，可以缩短编译时间。

注：即便设置了离线编译，但在构建工程时也需要保证ubuntu系统可以连接网络，petalinux需要从github上下载一些源代码。

设置“sstate_aarch64”包的路径，选择此页面下的“Local sstate feeds settings —>”选项，配置相应的解压文件所在路径

设置“downloads”包的路径，先选择< Exit >选项返回到下图的界面，然后选择“Add pre-mirror url —>”选项：此路径前一定要加file:///

改变文件系统类型

在初始页面选择Image Packaging Configuration----->

第一个选项便是根文件系统的类型的配置，默认为 INITRD，一般默认即可。如果我们需要运行Ubuntu 或 Debian 的根文件系统时，就需要配置成 EXT4(SD/eMMC/ SATA/USB)，NFS 挂载启动需要配置成 NFS。此处设置成EXT4。

注：INITRD 类型的根文件系统每次重新启动 linux 系统都是全新的、未改动过的，也就是说启动系统后进行的所有修改掉电后就全部丢失了，再次重新启动还是之前未修改过的根文件系统，选择“EXT4”可以将根文件系统放在 SD 卡、eMMC 的 ext4 分区，这样启动系统后进行的所有修改掉电后就不会丢失了。

“Copy final images to tftpboot”选项：当在 Ubuntu 的根文件下创建一个名为 tftpboot 的文件夹时，工程生成镜像后会自动将相关文件复制到/tftpboot 目录中。

最后点击Save,Exit。

烧写镜像至TF卡

在配置完petalinux工程后，并执行以下命令，即可生成内核镜像和文件系统：

xxxxxxxxxx
petalinux-build
petalinux-package --boot --fsbl ./images/linux/zynq_fsbl.elf --u-boot --fpga --force

至此在image/linux文件夹下生成了：BOOT.bin、boot.scr、image.ub、rootfs.tar.gz。下面需要将内核镜像以及文件系统保存到TF卡上。

插入TF卡，此时可以在虚拟机右下角位置查看并选择tf卡的连接位置：

• 格式化TF卡，可用Ubuntu系统上的Disks软件格式化TF卡：需要创建两个分区，一个是fat32分区（存放boot.bin、boot.scr和image.ub文件），一个是ext4分区（存放文件系统）。

xxxxxxxxxx
umount /dev/sdb1
sudo fdisk /dev/sdb

• 创建第一个分区：FAT32分区

输入“p”，会看到当前分区情况。

输入"d"，将一个分区删除，如果有多个分区，则需要输入多次d。

再输入“p”，会看到当前分区情况。如果当前分区不是dos分区的话，则输入“o”，改为dos

输入“n”，将创建一个分区。输入“p”，然后依次输入“1”、“2048”、“+200M”。

输入“t”，设置分区类型，输入“c”，将类型设置为“W95 FAT32 LBA”。

输入“a”，将分区设置为引导分区。

• 创建第二个分区：EXT4分区

使用“n”命令，将剩余空间都留给第二个分区，直接回车就可以了。

• 检查分区

输入“p”，检查一下是不是两个分区；都没问题则输入“w”，将分区表写入tf卡。

• 格式化分区表

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# 将第一个分区格式化成 FAT32 分区并命名为 boot
# 将第二个分区格式化成 ext4 分区并命名为 rootfs
sudo mkfs.vfat -F 32 -n boot /dev/sdb1
sudo mkfs.ext4 -L rootfs /dev/sdb2

• 将工程目录images -> linux目录中的BOOT.BIN、boot.scr及image.ub复制到sd卡的FAT分区。

• 将./image/rootfs.tar.gz文件解压到第二个分区

x
sudo tar -xzf ./images/linux/rootfs.tar.gz -C /media/mind/rootfs/
sync

• umount TF卡

• 将TF卡插入板卡内，跳线帽选择TF卡启动模式，板卡连接好串口。上电。

创建和使用BSP包

使用petalinux的bsp包，我们可以方便快速的提供我们验证好的petalinux工程给他人使用，或者是使用他人验证好的petalinux工程。只需要掌握创建和使用bsp包的两条命令即可。

• 创建 bsp包

使用下面的命令即可创建petalinux工程的bsp包到当前打开终端的路径中：

x
cd petalinux-mind
petalinux-package --bsp -p ./ --output petalinux-mind.bsp

#-p参数后面的路径是petalinux工程的一级路径
#–output参数后面跟的是bsp包的名称

• 使用bsp包

使用下面的命令即可用bsp包来创建petalinux工程到当前打开终端的路径中：

xxxxxxxxxx
petalinux-create -t project -n new_project -s ./petalinux-mind.bsp

#-n参数后面跟的是petalinux工程的名称
#-s参数后面跟的是我们使用的bsp包的路径

注：如果制作bsp包的工程可以编译成功，那使用bsp包制作的工程也可以直接编译.