ZYNQ7000搭建嵌入式Linux操作系统-增加PL端以太网

一、VIVADO工程建立
二、VIVADO工程设置
三、虚拟机下生成内核和uboot.elf
四、SDK生成设备树和BOOT.bin
五、设备树的生成
六、linaro文件系统
七、系统启动

一、VIVADO工程建立

这部分请参考我上篇讲述搭建操作系统的文章

二、VIVADO工程设置

zynq核的搭建也请参照上篇文章，不过需要增加一些内容；
双击zynq核，进入zynq的配置；

选择PS-PL Configuration，选中General—>Enable Clock Resets—>FCLK_RESET0_N

选中AXI Non Secure Enablement—> GP Master AXI Interface —> M AXI GP0 Interface

选中HP Slave AXI Interface —> S AXI HP0 interface

选择Clock Configuration，选中PL Fabric Clocks —> FCLK_CLK0，并修改Requested Frequency(MHz)

选择Interrupts，打开Fabric Interrupts —> PL-PS Interrupts Ports —> IRQ_F2P[15:0]

单击ok，完成配置；

单击上方的Run Block Automation，弹出的窗口中单击ok；

单击Diagram窗口的＋号，输入1g，双击选择添加AXI 1G/2.5G Ethernet Subsystem；

添加了一个新的IP核，这个IP核是用来扩展开发板以太网的，需要申请Tri Mode Ethernet MAC这个ip核的license，申请方法可以参考这个链接

双击此IP核，进入AXI 1G/2.5G Ethernet Subsystem的配置，并按照下图配置；（这个根据自己的开发板配的以太网PHY模块进行配置，我的是RGMII）

其他页面不需要修改，直接点ok；
配置完后，点击上方的Run Block Automation，弹出的页面中使用默认配置，点击ok；

点击上方的Run Connection Automation，弹出窗口；

全部勾中，并使用默认配置，单击ok；

再单击上方的Run Connection Automation，弹出窗口；

依然全部勾中，使用默认配置，点击ok；

点击Diagram窗口上部的加号，输入xlc，添加concat这个ip核；

双击配置这个ip核；

把Number of Ports改为4，单击ok；

然后按照黄线这样进行连线；

connect_bd_net [get_bd_pins axi_ethernet_0/mac_irq] [get_bd_pins xlconcat_0/In0]
connect_bd_net [get_bd_pins axi_ethernet_0/interrupt] [get_bd_pins xlconcat_0/In1]
connect_bd_net [get_bd_pins axi_ethernet_0_dma/mm2s_introut] [get_bd_pins xlconcat_0/In2]
connect_bd_net [get_bd_pins axi_ethernet_0_dma/s2mm_introut] [get_bd_pins xlconcat_0/In3]
connect_bd_net [get_bd_pins processing_system7_0/IRQ_F2P] [get_bd_pins xlconcat_0/dout]

Ctrl+s保存，右键点击Sources 里面的design_1(design_1.bd)，在弹出的窗口中点击Create HDL Wrapper…；

在弹出的窗口选择第二项，并点击ok；

Sources窗口里就会生成新的.v顶层文件；

点击左边的Run Synthesis，弹出的窗口都选择默认的选项即可。等待一段时间；

完成综合后，选择第二项，点击ok；

出现新的界面；

点击上方的Window—>I/O Ports；

在下方会出现新窗口，在这个窗口中对管脚进行约束；

在窗口中完成管脚约束后，按下Ctrl+s保存到约束文件中；
约束过的管脚会在Fixed一栏打上勾；

点击左边的Generate Bitstream，等待生成bit流文件成功即可；

三、虚拟机下生成内核和uboot.elf

上一篇中生成的uboot.elf不需要修改，直接可以用；
如果没有生成过uboot.elf，请参考上一篇生成uboot的内容；

本部分主要叙述内核配置和生成；
上一篇文章中讲述了如何使用xilinx_zynq_defconfig生成内核配置，这次咱们要在之前的内核基础上进行修改；
首先进入虚拟机，在图形化界面下进入放置内核源码的目录，我的放在了/home/<用户名>/Download/下；
进入文件夹，右键单击文件夹内空白处，点击Open in Terminal；

输入命令：

sudo su
<输入密码，不可见>
apt-get install libncurses5-dev -y
source /tools/Xilinx/SDK/2019.1/settings64.sh
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- xilinx_zynq_defconfig //这里是拷贝zynq的默认内核配置
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf menuconfig

进入内核配置界面；

使用方法在上方有说明。
现在我要搭建PL端的以太网，以太网的PHY用的是Marvell的，那我就移动到Device Drivers—> Network device support —> Ethernet driver support —> Marvell devices，按下y将这个选项勾上；

然后用到了Xilinx的1g/2.5g Ethernet Subsystem，这个也要添加驱动，这个驱动的位置在Device Drivers—> Network device support —> Ethernet driver support —> Xilinx Devices ，默认是打开的，所以不需要更改；

接着按下左右键，移动光标到save上，保存配置到.config，再疯狂双击esc，双击数次后就能退出配置界面到命令行了；

退回Terminal后，输入下面的命令；

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- uImage LOADADDR=0x8000

稍等片刻，等待编译完成，就能在/home/<用户名>/Downloads/linux-xlnx-xilinx-v2019.1/arch/arm/boot/下能看到生成的内核文件uImage。
将生成的uImage拷贝到/home/<用户名>/Documents/pl_ethernet里

四、SDK生成设备树和BOOT.bin

流程和上一篇的一模一样，请参考上一篇内容；
生成的文件的区别就是多了个pl.dtsi，内容是这样的；

/ {amba_pl: amba_pl {#address-cells = <1>;#size-cells = <1>;compatible = "simple-bus";ranges ;//这里描述的是1g/2.5g Ethernet Subsystem这个ip核的配置axi_ethernet_0: ethernet@41000000 {axistream-connected = <&axi_ethernet_0_dma>;axistream-control-connected = <&axi_ethernet_0_dma>;clock-frequency = <100000000>;clock-names = "s_axi_lite_clk axis_clk gtx_clk ref_clk";clocks = <&clkc 15>, <&clkc 15>, <&misc_clk_0>, <&misc_clk_1>;compatible = "xlnx,axi-ethernet-7.1", "xlnx,axi-ethernet-1.00.a";device_type = "network";interrupt-names = "mac_irq interrupt";interrupt-parent = <&intc>;interrupts = <0 29 1 0 30 4>;local-mac-address = [00 0a 35 00 00 00];//eth1的mac地址phy-mode = "rgmii";reg = <0x41000000 0x10000>;xlnx = <0x0>;xlnx,axiliteclkrate = <0x0>;xlnx,axisclkrate = <0x0>;xlnx,clockselection = <0x0>;xlnx,enableasyncsgmii = <0x0>;xlnx,gt-type = <0x0>;xlnx,gtinex = <0x0>;xlnx,gtlocation = <0x0>;xlnx,gtrefclksrc = <0x0>;xlnx,include-dre ;xlnx,instantiatebitslice0 = <0x0>;xlnx,phy-type = <0x3>;xlnx,phyaddr = <0x1>;xlnx,phyrst-board-interface-dummy-port = <0x0>;xlnx,rable = <0x0>;xlnx,rxcsum = <0x0>;xlnx,rxlane0-placement = <0x0>;xlnx,rxlane1-placement = <0x0>;xlnx,rxmem = <0x1000>;xlnx,rxnibblebitslice0used = <0x0>;xlnx,tx-in-upper-nibble = <0x1>;xlnx,txcsum = <0x0>;xlnx,txlane0-placement = <0x0>;xlnx,txlane1-placement = <0x0>;axi_ethernet_0_mdio: mdio {#address-cells = <1>;#size-cells = <0>;};};//这里是两个由Clock Wizard生成的时钟，一个125M，1个200Mmisc_clk_0: misc_clk_0 {#clock-cells = <0>;clock-frequency = <125000000>;compatible = "fixed-clock";};misc_clk_1: misc_clk_1 {#clock-cells = <0>;clock-frequency = <200000000>;compatible = "fixed-clock";};//以太网ip外面自动配置上的DMA的配置axi_ethernet_0_dma: dma@40400000 {#dma-cells = <1>;axistream-connected = <&axi_ethernet_0>;axistream-control-connected = <&axi_ethernet_0>;clock-names = "s_axi_lite_aclk m_axi_sg_aclk m_axi_mm2s_aclk m_axi_s2mm_aclk";clocks = <&clkc 15>, <&clkc 15>, <&clkc 15>, <&clkc 15>;compatible = "xlnx,eth-dma";interrupt-names = "mm2s_introut s2mm_introut";interrupt-parent = <&intc>;interrupts = <0 31 4 0 32 4>;reg = <0x40400000 0x10000>;xlnx,include-dre ;};};
};

将生成的BOOT.bin拷贝到/home/<用户名>/Documents/pl_ethernet里

五、设备树的生成

将SDK（Windows环境）生成的设备树文件夹传入虚拟机中；

修改system-top.dts的内容；
原内容为：（注意还是有格式的问题）

/dts-v1/;
#include "zynq-7000.dtsi"
#include "pl.dtsi"
#include "pcw.dtsi"
/ {chosen {bootargs = "console=ttyPS0,115200 root=/dev/mmcblk0p2 rw earlyprintk rootfstype=ext4 rootwait devtmpfs.mount=0 earlycon";stdout-path = "serial0:115200n8";};aliases {ethernet0 = &gem0;ethernet1 = &axi_ethernet_0;serial0 = &uart1;spi0 = &qspi;};memory {device_type = "memory";reg = <0x0 0x20000000>;};
};

修改为：

/dts-v1/;
/include/ "zynq-7000.dtsi"
/include/ "pl.dtsi"
/include/ "pcw.dtsi"
/ {chosen {bootargs = "console=ttyPS0,115200 root=/dev/mmcblk0p2 rw earlyprintk rootfstype=ext4 rootwait devtmpfs.mount=0 earlycon";stdout-path = "serial0:115200n8";};aliases {ethernet0 = &gem0;ethernet1 = &axi_ethernet_0;serial0 = &uart1;spi0 = &qspi;};memory {device_type = "memory";reg = <0x0 0x20000000>;};
};
//添加关于pl以太网的节点描述，仅供参考
&axi_ethernet_0 {phy-handle = <&phy0>;xlnx,has-mdio = <0x1>;phy-mode = "rgmii-rxid";mdio {#address-cells = <1>;#size-cells = <0>;phy0: phy@0 {device_type = "ethernet-phy";reg = <0>;};};
};

然后在这个文件夹下，右键单击空白处，选择open Terminal进入命令行，输入下面命令；

dtc -I dts -O dtb -o devicetree.dtb system-top.dts

就能在文件夹下看到生成的devicetree.dtb了。
将生成的devicetree.dtb拷贝到/home/<用户名>/Documents/pl_ethernet里

六、linaro文件系统

具体流程还是和上一篇一样，只不过制作过SD卡的就不需要动第二分区（EXT4）的文件了，只需要将第一分区（FAT32）的三个启动文件替换为/home/<用户名>/Documents/pl_ethernet下的三个文件即可。

七、系统启动

现在把SD卡插到开发板的SD卡插槽中，连接USB串口，上电启动。
在putty中设置串口的参数（串口名在设备管理器中查看，波特率为115200）就可以看到系统正常启动了。
并能看到新增的以太网模块；

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