0 寫在前面

? ? ? ?這是一個系列博客，詳細介紹如何在 ZYNQ 與 ZYNQ MP 平臺上如何移植 Linux 系統。目前網絡上的大部分教程都是全程基于 Petalinux 的開發，雖然這樣簡化了開發流程，但對于初學者深入理解掌握 Linux 是不利的，所以，有了這個系列的博客，從幾乎為 0 開始教大家怎么移植 Linux 系統。

? ? ? ?本人的軟件與環境版本：

? ? ? ?Windows 的 Vivado 與 Vitis 版本：2020.2（前期學習 ZYNQ7020 跟隨正點原子安裝）；

? ? ? ?Ubuntu版本：18.04.2；

? ? ? ?虛擬機上的 Vivado、Vitis 與 Petalinux 版本：2020.1（前期學習 ZYNQ MP 跟隨 Alinx 安裝）。

1 ZYNQ 與設備樹

? ? ? ?ZYNQ 本身是 FPGA + ARM 的異構處理器，設備樹扮演著關鍵角色。它通過硬件描述與內核分離的機制，動態定義 CPU、內存、外設及 PL側中的 IP 核資源，使同一內核鏡像能夠適配不同硬件配置，大幅提升系統移植的靈活性。設備樹由 u-boot 傳遞給 Linux 內核，驅動據此自動匹配并初始化硬件，如 UART、GPIO 或自定義的 AXI IP 核，避免了傳統嵌入式開發中的硬編碼問題。此外，設備樹支持運行時疊加，適應 FPGA 動態重配置場景，是實現 ZYNQ 硬件可擴展性與 Linux 驅動高效管理的重要橋梁。

2 獲取設備樹

? ? ? ?從零編寫設備樹，是 Xilinx 等器件廠商該做的事情，那我們怎么獲取設備樹呢？簡單來說，就是使用 Xilinx 的模版。具體而言，有兩種獲取的方法，一是通過 Vitis 獲得，二是通過 Petalinux 獲得。但在此之前還是需要先從 Vivado 中導出硬件描述性文件（.xsa）。

2.1 Vivado導出 .xsa

? ? ? ?只要使用 ZYNQ 的 PS 側，就需要在 Block Design 中對 ZYNQ 核的相關功能進行配置：

? ? ? ?添加 ZYNQ 核：

這里需要注意的是 ZYNQ-7000 系列與 ZYNQ-MPSoC 系列的 IP 核是不一樣的，不過一般也不會選錯，因為在創建 Vivado 工程時需要選定器件型號，選好后，這里就只能搜索到對應的 IP 核了。

? ? ? ?而 ZYNQ核的配置部分根據自己的情況進行配置，自己設計的硬件需要參考硬件原理圖與手冊，如果是開發板可以參考對應的例程。

? ? ? ?之后就按照 FPGA 的開發流程，在 Block Design 中根據需要（是否有邏輯側）選擇添加其它 IP 或在外面直接加 verilog/VHDL 等代碼，生成輸出文件，然后經過綜合、實現、生成比特流。

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? ? ? ?而接下的步驟就比較關鍵了，我們需要從 Vivado 中輸出 .xsa（硬件描述性文件）。

? ? ? ?依次選擇 File --> Export --> Export Hardware…

?? ? ? ?點擊 Next 至以下界面，這里需要注意默認是 Pre-synthesis ，我們需要把它修改至 Include bitstream。

?? ? ? ?后面可以一直選擇 Next ，默認輸出路徑不需要修改，如果曾經生成過，會提示是否要覆蓋，選擇是即可。默認是導出到 Vivado 工程目錄下。

? ? ? ?這個 .xsa 文件，我們后續要用到，可以先備份到一個地方。

2.2 Vitis 獲取設備樹

? ? ? ?使用 Vitis 獲取設備樹，需要先獲取官方的設備樹模板，這部分在這個系列上一部分介紹過了，有需要的可以去看看。

? ? ? ?先正常加載一個 Vitis 工程工作空間，指定路徑（不著急創建工程！！！）：

? ? ? ?先把我們前面下載的設備樹模板進行配置：

? ? ? ?點擊右側的 New.. ：

? ? ? ?定位到解壓出的模版文件所在位置：

? ? ? ?依次點擊下面的 Apply 與 Apply and Close：

? ? ? ?接著創建一個平臺工程（Platform Project）：

?? ? ? ?后續按 Vitis 正常創建工程的步驟進行，定一個工程名，我這里定為 linux_base，之后在選擇 .xsa 的時候選擇我們前面從 Vivado 中導出的 .xsa（我的習慣是會把這個xsa拷貝到Vitis的工程目錄下）。然后在操作系統部分改為設備樹，其它的默認即可，然后 Finish。

? ? ? ?在生成的工程右鍵進行編譯（build）：

?? ? ? ?Viits 編譯生成的設備樹所在位置如下：

vitis工程目錄/工程名/生成的處理器/device_tree_domain\bsp

?? ? ? ?其中 zynqmp.dts 和 zynqmp-clk-ccf.dtsi 是 ZYNQ 通用的設備樹文件，后續在 Linux 內核源碼等相關路徑也會出現，不需要進行替換，只需要單獨把其它4個設備樹文件先備份出來。

? ? ? ?如果后續的系統移植完全不使用 Petalinux，還需要備份一下以下的輸出文件：

?? ? ? ?它們所在位置如下：

fsbl.elf:  vitis工程目錄/工程名/export\工程名\sw\工程名\boot
pmufw.elf:  vitis工程目錄/工程名/export\工程名\sw\工程名\boot
xxx.bit:  vitis工程目錄/工程名/hw

2.3 Petalinux 獲取設備樹

? ? ? ?使用 Petalinux 的話，設備樹包含兩部分，一是從 .xsa 獲取的設備樹（其實就是和Vitis獲取的一樣），另一部分是用戶自定義的追加設備樹。

2.3.1 從 .xsa 獲取的設備樹

? ? ? ?在創建好 Petalinu 工程后，需要先獲取設備描述文件（.xsa）：

petalinux-config --get-hw-description xsa路徑

? ? ? ?執行完命名后，進入以下圖形化配置界面，此時需要先進行一些配置，與設備樹相關的就是指定官方的設備樹模板包路徑。

? ? ? ?按以下路徑進入：

-->Auto Config Settings --> Device tree autoconfig

? ? ? ?勾選上設備樹的自動配置。

? ? ? ?在完成 Petalinux 的基本配置后（如包含離線編譯，鏡像，內核源碼與 u-boot 包的路徑指定等），編譯工程：

petalinux-build

? ? ? ?編譯完成后就能在以下路徑找到從 .xsa 獲取的設備樹：

petalinux工程目錄/components/plnx_workspace/device-tree/device-tree

? ? ? ?感興趣的話可以進去查看以下，與 Vitis 生成的內容基本一致。

2.3.2 用戶自定義的追加設備樹

? ? ? ?如果是使用 Petalinux 進行 linux 開發，一般會對以下目錄的設備樹進行修改：

petalinux/project-spec/meta-user/recipes-bsp/device-tree/files

? ? ? ?如果是不使用 Petalinux 來移植 Linux 系統，同樣也需要把這個 system-user.dtsi 進行備份，放到內核對象位置。

3 獲取文件總結

? ? ? ?通過本篇內容，我們獲取了后續 u-boot、Linux內核源碼等需要使用的設備樹。它們一般包含以下 4 個文件（除去 ZYNQ 通用的 2 個設備樹 zynqmp.dts 和 zynqmp-clk-ccf.dtsi）

1，pcw.dtsi：PS 部分的配置，如 UART、I2C、SPI；

2，pl.dtsi：PL 部分的配置，如AXI GPIO、AXI DMA；

3，system.dts：完整設備樹主干文件；

4，system-top.dts：頂層設備樹文件

? ? ? ?其中關于 PL 和 PS 側配置的設備樹文件都不建議自行修改，需要修改也要謹慎起見。

? ? ? ?如果是使用 Petalinux，還可能涉及到用戶設備樹：

5，system-user.dtsi

6，pl-custom.dtsi

? ? ? ?如果后續的系統移植完全不使用 Petalinux，還可以從 Vitis 獲取：

1，fsbl.elf ： ZYNQ啟動（全稱叫First Stage Boot Loader）所需要的文件；

2，pmufw.elf ：ZYNQ用來進行包括系統初始化，電源管理和錯誤處理等功能的小型處理器執行代碼；

3，xxx.bit ：就是 FPGA 開發中常用到的比特文件。