最近又开始在xupv5-lx10t板子上基于microblaze移植petalinux了，贴一个前年写的文档吧。

弄得很花哨，一半都是虚的内容，务虚者必被虚名所害，说起来头头是道，什么都知道，做起来却能力不行：因为做事不认真，没有detail

oriented，一年前的我就是反面典型：

PetaLinux开发文档

目录

应用背景

PetaLinux是一款可以用于FPGA CPU软核上的嵌入式Linux操作系统，PetaLogix公司(http://www.petalogix.com/)为Xilinx公司MicroBlaze软核提供了良好的支持，使得PetaLinux能够在有MicroBlaze

CPU软核的FPGA上很好的运行。

PetaLinux基于Linux内核，是一种uClinux的企业化产品，我编译的是Linux

2.6.x内核版本，所以驱动程序可以直接使用Linux下的驱动程序。

操作系统知识

嵌入式操作系统

嵌入式系统是计算机系统的一种，因而嵌入式系统也可以分为软硬件两部分，和桌面计算机系统一样，嵌入式操作系统(Embedded

Operating

System，EOS)是嵌入式软件系统的核心部分。在一个完整的嵌入式系统中，嵌入式操作系统介于底层硬件和上层应用程序之间,它是整个系统中不可缺少的重要组成部分。嵌入式操作系统与传统操作系统的基本功能是一致的，即：首先嵌入式操作系统必须能正确、高效地访问和管理底层的各种硬件资源，很好地处理资源管理中的冲突；其次嵌入式操作系统要能为应用程序提供功能完备、使用方便、与底层硬件细节无关的系统调用接口。

uC/OS II

uC/OS II 是著名的源代码公开的实时内核，是专为嵌入式应用设计的，可用于8 位，16 位和 ,32

位单片机或数字信号处理器。它是在原版本的基础上做了重大改进与升级，并有了近十年的使用实践，有许多成功应用该实时内核的实例。

它的主要特点如下：

公开源代码：很容易就能把操作系统移植到各个不同的硬件平台上；

可移植性：绝大部分源代码是用C

语言写的，便于移植到其他微处理器上；

可裁剪性：有选择的使用需要的系统服务，以减少所需的存储空间；

占先式：完全是占先式的实时内核，即总是运行就绪条件下优先级最高的任务；

多任务：可管理64

个任务，任务的优先级必须是不同的，不支持时间片轮转调度法；

可确定性：函数调用与服务的执行时间具有其可确定性，不依赖于任务的多少；

实用性和可靠性：成功应用该实时内核的实例，是其实用性和可靠性的最好证据。

嵌入式Linux 系统

嵌入式 Linux 是日益庞大的Linux

家族中一个新成员，目前发展十分迅速，根据简单统计，目前正在开发的嵌入式项目约有一半选用嵌入式Linux

作为其操作系统。嵌入式Linux 秉承了Linux 家族的最大特点：开放性，因而其开发成本和可订制性非常出色，但是传统的Linux

不是一个实时操作系统，不太适合嵌入式应用，因此许多产商和爱好者开发了多种具有实时性的嵌入式Linux 系统。

BSP

概述

在嵌入式系统中，所谓BSP(Board Support

Package)，就是为给定的板子提供特定操作系统支持的代码。是介于主板硬件和操作系统之间的一层，应该说是属于操作系统的一部分,主要目的是为了支持操作系统，使之能够更好的运行于硬件主板。BSP，一般包含一段引导启动代码(bootloader)以及板上所有器件的设备驱动程序，其中引导启动代码为操作系统启动提供最基本的支持。所以，BSP是和操作系统以及硬件设备驱动紧密联系的。

纯粹的BSP

所包含的内容一般说来是和系统有关的驱动和程序，如网络驱动和系统中网络协议有关，串口驱动和系统下载调试有关等等。离开这些驱动系统就不能正常工作。用户也可以添加自己的程序到BSP

中，但严格来说不应该算BSP，一般来说这种做法不建议。因为一旦操作系统能良好运行于最终的主板硬件后，BSP

也就固定了，不需要做任何改动。而用户自己在BSP 中的程序还会不断的升级更新，这样势必对BSP

有不好的影响，对系统造成影响，同时由于BSP 调试编译环境较差，也不利于程序的编译调试。

其实运行于PC 机上的windows 或linux 系统也是有BSP 的。只是PC 机均采用统一的X86

体系架构，这样一定操作系统(Windows,linux..)的BSP 相对x86架构是单一确定的，不需要做任何修改就可以很容易支持OS

在x86 上正常运行，所以在PC 机上谈论BSP

这个概念已没什么意义了。而对嵌入式系统来说情况则完全不同，目前市场上多种结构的嵌入式CPU(RISC)并存(PPC,ARM,MIPS....),为了性能的需要，外围设备也会有不同的选择和定义。一个嵌入式操作系统针对不同的CPU,会有不同的BSP，即使同一种CPU,由于外设的一点差别(如外部扩展DRAM

的大小，类型改变)，BSP 相应的部分也不一样。所以根据硬件设计编写和修改BSP，保证系统正常的运行是非常重要的。

BIOS

BSP 和PC 机主板上的BIOS 区别很大，BIOS

主要是负责在电脑开启时检测、初始化系统设备(设置栈指针，中断分配，内存初始化…)、装入操作系统并调度操作系统向硬件发出的指令，它的Firmware

代码是在芯片生产过程中固化的，一般来说用户是无法修改。其实是为下载运行操作系统做准备，把操作系统由硬盘加载到内存，并传递一些硬件接口设置给系统。在OS

正常运行后，BIOS 的作用基本上也就完成了，这就是为什么更改BIOS 一定要重新启动。PC

机BIOS的作用更像是嵌入式系统中的Bootloader(最底层的引导软件,初始化主板的基本设置，为接收外部程序做硬件上的准备)。BSP

是和操作系统绑在一起运行在主板上的，尽管BSP 的开始部分和BIOS 所做的工作类似，可是大部分和BIOS

不同，作用也完全不同。此外BSP 还包含和系统有关的基本驱动(串口，网口...),此外程序员还可以编程修改BSP，在BSP

中任意添加一些和系统无关的驱动或程序，甚至可以把上层开发的统统放到BSP 中。而BIOS

程序是用户不能更改，编译编程的，只能对参数进行修改设置，只包含一些最基本的I/O 硬件驱动。

BSP 在开发中的位置和作用

BSP 开发处于整个嵌入式软件开发的前期，是后面系统上应用程序能够正常运行的保证。大概步骤如下：

硬件主板研制，测试。

操作系统的选定，BSP 编程。

上层应用程序的开发。

BSP 在硬件和操作系统以及上层应用程序之间。所以这就要求BSP 程序员对

硬件，软件和操作系统都要有一定的了解，这样才能做好BSP 编程。

开发流程

各种文件解释

在ISE design suite的EDK工具中，用BSB(Base System

Builder)创建一个工程，最后编译得到的文件download.bit是来对FPGA进行烧写的bit流文件。在Linux中用交叉编译工具编译得到的操作系统景象文件image.bin是操作系统镜像的二进制文件，烧进内存某一地址，若指令从该地址开始执行，那么操作系统就会运行。如果烧进Flash，还需要bootloader来引导，例如FS-Boot，U-Boot，bootloader初始化硬件，把操作系统镜像文件从Flash复制到内存并开始执行。

操作流程

开发环境

需要安装ISE开发环境，尤其是EDK，版本根据PetaLinux的支持情况，可以在PetaLinux文件包解压后的/hardware/reference-design目录中的某个工程中，查看system.mhs知道最新支持的EDK版本号。

需要有一个VMWare虚拟机软件，安装一个Linux系统，并且拥有root超级用户权限，我用的是RedHat

Enterprise Linux 4，推荐使用CentOS。

PetaLinux开发文件包

从Petalogix公司网站上通过.edu邮箱申请University

Program下载PetaLinux开发文件包petalinux-v0.40-final.tar.gz。

将该文件拷贝到VMWare虚拟机RedHat Enterprise Linux

4的/home/petalinux目录下(不要在虚拟机和Windows的共享文件夹下)，解压，可以点击右键选择Extract

Here，也可以输入

tar -zxvf petalinux-v0.40-final.tar.gz

命令解压。

解压后在petalinux-v0.40-final目录下有个文件，settings.sh，设置环境变量等：

source settings.sh

新建一个platform xupv5-lx110t-103：

petalinux-new-platform -v Xilinx -p xupv5-lx110t-103 -k 2.6

source

setting.sh后，可以直接执行tools\common\petalogix\bin目录中的程序。petalinux-new-platform就是其中的一个。这个命令会在software\petalinux-dist\vendors目录中创建一个新的platform。执行这个命令后可以在make

menuconfig时看到并选择新建的platform。

配置platform：

make menuconfig

在 Vendor Product Selection 中选择Vendor = Xilinx, Products =

xupv5-lx110t-103(在platform选项最下面)，依次选择exit推出，点yes。

新建EDK工程

配置

在EDK工程目录中新建目录xupv5-lx110t-103，配置两个文件夹：

E:\EDA\Xilinx\10.1\EDK\board\Xilinx\boards\EDK-XUPV5-LX110T-Pack

E:\EDA\Xilinx\10.1\EDK\sw\lib\bsp\petalinux_v1_00_b

EDK-XUPV5-LX110T-Pack

是开发版配置文件夹，从网上下载，petalinux_v1_00_b是PetaLinux配置文件，在解压后文件的

E:\petalinuks\petalinux-v0.40-final\hardware\edk_user_repository\PetaLogix\bsp\petalinux_v1_00_b目录下。

新建工程

在EDK新建工程xupv5-lx110t-103，选择开发板xupv5-lx110t，配置硬件：串口，Flash，DDRram，1

timer等。

图 31 工程system

view

双击MicroBlaze_0选择divider和barrier shifter

在Port选项，debug-module，interruption选择new

connection，在xps_intc_0中加入debug_interrupt_module，详细参考赵峰《FPGA上的嵌入式系统设计实例》。

在EDK的software中点击software platform

settings，OS选择PetaLinux，drivers中选择相应memory。确定。

Software选项点击generate library and BSPs。

这样，在F:\ISE_Projects\xupv5-lx110t-103\microblaze_0\libsrc\petalinux_v1_00_b目录下生成配置文件：

Kconfig.auto，auto-config.in。

把工程文件 xupv5-lx110t-103 复制到

/home/petalinux/petalinux-v0.40-final/hardware/user-platforms/目录下，在该目录中输入命令：

petalinux-copy-autoconfig -v Xilinx -p

xupv5-lx110t-103 -k 2.6

petalinux-copy-autoconfig命令需要在EDK工程目录中执行。这个工具可以把libgen生成的microblaze_0/libsrc/Kconfig.auto和autoconfig.in转换成linux格式，并拷贝到当前活跃的platform下(比如

software/linux-2.6.x/arch/Microblaze/platform/ xupv5-lx110t-103

)。它是根据在make menuconfig中选择的vendor/platform来拷贝的。

编译操作系统内核

在/home/petalinux/petalinux-v0.40-final/software/petalinux-dist目录下输入：

make menuconfig

Select Customize Kernel Settings

and Customize Vendor/User Settings

选择exit-> yes

Customize Kernel Settings -> Device Drivers

-> Network device support -> Ethernet

(1000Mbit) -> Select Xilinx 1000Mbit EMACLITE

support

Customize Kernel Settings -> Device Drivers

-> Character Device support -> Serial

devices ->select Xilinx UARTLITE and console on

Xilinx UARTLITE

Customize Vendor/User Settings -> System Settings

-> Network Address

Customize Vendor/User Settings -> System Settings

-> Flash Partition Table -> Partition

3 Size = 80000

Exit, 退出

make clean 清除上回编译镜像文件

make dep 建立文件关联

make all 编译

不过完全命令(默认)应该是

make ARCH=microblaze CROSS_COMPILE=microblaze-uclinux- -C

linux-2.6.x menuconfig

make ARCH=microblaze CROSS_COMPILE=microblaze-uclinux- -C

linux-2.6.x dep

make ARCH=microblaze CROSS_COMPILE=microblaze-uclinux- -j1 -C

linux-2.6.x || exit 1

ARCH是cpu架构，$ CROSS_COMPILE gcc是交叉编译器，如microblaze-uclinux-gcc，在

/home/petalinux/petalinux-v0.40-final/tools/linux-i386/microblaze-uclinux-tools/bin

下。

编译成功后，会在/home/petalinux/petalinux-v0.40-final/software/petalinux-dist/images目录下产生系统镜像文件image.bin等。

如果编译错误，要更改，可能是网卡、Uboot的问题，menuconfig时去掉这些支持就行。

如果出现错误：

cp: `/tftpboot': specified destination directory does not

exist

Try `cp --help' for more information.

make[2]: *** [image] Error 1

有时在XUPV5-LX110T开发板编译会出现会出现网卡不支持的错误，是因为在EDK新建工程时硬核网卡没有选择DMA支持。

下载文件

复制images目录到Windows

F:\ISE_Projects\xupv5-lx110t-103中，先复制到共享文件夹

cp -r $PETALINUX/software/petalinux-dist/images

/mnt/hgfs/E/petalinux/xupv5-lx110t-nomac/

用EDK下载download.bit

打开XMD，连接Microblaze

dow –data images/image.bin

0x90000000 (DDR RAM 起始地址)

con 0x90000000

(此时打开Terminal，设置好波特率，应该就可以看到正常启动了)

Linux驱动开发

大部分常用驱动在meke menuconfig时就可以选择添加，然后编译到系统镜像文件中。

Bootloader

使用tftp服务器是因为要用到UBOOT下载镜像到FLASH，这样就不用每次都手动下载镜像了，如果你打算每次下载一次镜像也是可以的。

而bootloader，如果是从Flash中读取镜像启动的话，可以使用Petalinux包中hardware目录中的fs-boot这个程序就可以了。

至于如果想在Linux中增加驱动模块或是程序的话，那么可以在Linux下使用petalinux-new-app或petalinux-new-module两个命令分别添加，并进行相应的操作，在参考文献2中的lab.doc中有介绍，就是这个文档稍微有点乱，可能看起来比较吃力一点。

参考文献

i  Xilinx大学合作计划指定教材  《FPGA

上的嵌入式系统设计实例》，赵峰，西安电子科技大学出版社，2008

ii  2008 PetaLogix Qld Pty Ltd 1 of 36 XUP

Professors’ Workshop

Embedded Linux for the Xilinx MicroBlaze Soft Processor

lab2.1

《Lab 2.doc》