讀懂PetaLinux:讓嵌入式Linux在它上面“跑”起來

對于Zynq這樣一個“ARM+可編程邏輯”異構(gòu)處理系統(tǒng)我們已經(jīng)不陌生，其創(chuàng)新性大家也有目共睹。不過想要讓更多的應(yīng)用享受到這一“創(chuàng)新”帶來的紅利，讓其真正“落地”則需要大量系統(tǒng)性的工作，去營造一個完善的生態(tài)系統(tǒng)。從之前幾篇文章中，我們已經(jīng)看到Xilinx在這方面做出的努力，特別是不斷迭代的先進(jìn)的硬件開發(fā)（Vivado）和軟件開發(fā)（Xilinx SDK）工具。而在嵌入式開發(fā)中，還有一個非常重要的環(huán)節(jié)需要關(guān)注，這就是操作系統(tǒng)。

對于日益智能和復(fù)雜的嵌入式系統(tǒng)來說，通過一個嵌入式操作系統(tǒng)來統(tǒng)領(lǐng)軟硬件資源的調(diào)度和控制是必然之選，如果需要更為全面的功能，開發(fā)者就要考慮嵌入式Linux這樣體量更“大”更復(fù)雜的OS。而面對Zynq這樣一個大家都想“嘗鮮”的創(chuàng)新硬件處理平臺，如果能有一種便捷的方式，讓嵌入式Linux在它上面“跑”起來，當(dāng)然是開發(fā)者的福利。

圖1，基于Zynq平臺的嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

這樣的事兒，Xilinx早已想到并著手布局了，最終呈現(xiàn)在開發(fā)者面前的就是Petalinux。PetaLinux是一個工具集，包括了Linux， u-boot的源代碼、庫，以及Yocto Recipes，可以讓客戶很方便地配置、Build以及Deploy Linux。PetaLinux支持Zynq UltraScale+ MPSoC、 Zynq-7000全可編程SoC，以及MicroBlaze，可與Xilinx硬件設(shè)計工具Vivado協(xié)同工作，大大簡化了Linux系統(tǒng)的開發(fā)。

使用PetaLinux工具，開發(fā)人員可以定制u-boot、Linux內(nèi)核或Linux應(yīng)用，開發(fā)者還可以通過網(wǎng)絡(luò)或JTAG在隨附的全系統(tǒng)仿真器 (QEMU) 或物理硬件上添加新的內(nèi)核、器件驅(qū)動程序、應(yīng)用和庫，以及啟動并測試軟件協(xié)議棧，完成從系統(tǒng)啟動到執(zhí)行的所有操作。在主機(jī)端提供的PetaLinux工具包括：

命令行接界面

應(yīng)用、器件驅(qū)動程序、庫生成器以及開發(fā)模板

可引導(dǎo)的系統(tǒng)鏡像生成器

調(diào)試代理程序

GCC工具

集成的QEMU全系統(tǒng)仿真器

自動化工具

支持Xilinx系統(tǒng)調(diào)試器

圖2，Petalinux工具

值得一提的是，為了能夠讓PetaLinux這一“簡便”工具的使用變得更為簡便，Avnet在近日舉辦的MiniZed Speedway培訓(xùn)活動中，專門設(shè)置了一個培訓(xùn)模塊，從如何安裝PetaLinux開始，全方位講解如何使用PetaLinux在MiniZed板上創(chuàng)建一個嵌入式Linux，并進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)。培訓(xùn)中重點(diǎn)的知識點(diǎn)包括：

Petalinux概覽

Petalinux設(shè)計流程介紹

Yacto項(xiàng)目概述

設(shè)備樹（Device Tree）基礎(chǔ)

Petalinux用戶應(yīng)用開發(fā)

定制化Petalinux

這次PetaLinux工具培訓(xùn)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，更突出實(shí)操性，學(xué)員可以學(xué)習(xí)到如何使用PetaLinux工具導(dǎo)入自己的FPGA硬件設(shè)計，集成用戶應(yīng)用程序，以及配置和定制化Linux。在實(shí)驗(yàn)中，還特別通過一個具體的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用范例，指導(dǎo)用戶使用范例提供的應(yīng)用代碼通過TE Connectivity的HTU21D I2C傳感器獲取數(shù)據(jù)，并將周期性發(fā)布的傳感器數(shù)據(jù)利用MQTT協(xié)議將其傳送至云端。通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)員可以掌握的開發(fā)技能包括：

工具安裝：安裝虛擬機(jī)-VirtualBox、Ubuntu、Vivado、SDK和Petalinux

使用Petalinux創(chuàng)建、配置和創(chuàng)建最小化的Linux

使用MiniZed經(jīng)過Wi-Fi鏈接至LAN

使用Xilinx SDK為MiniZed創(chuàng)建Linux應(yīng)用

IoT應(yīng)用實(shí)例：將MQTT集成到一個Linux 應(yīng)用中

可以說，PetaLinux為Zynq應(yīng)用開發(fā)提供了有力的助推，“讀”懂了TA，就可讓Zynq去應(yīng)對更多應(yīng)用場景的需要，也讓更多基于嵌入式 Linux的用戶應(yīng)用在Zynq上暢快地奔跑起來！