PetaLinux內(nèi)核的移植方法與步驟 - PetaLinux操作系統(tǒng)特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)及其移植方法

3 PetaLinux內(nèi)核的移植方法

3．1搭建交叉開發(fā)環(huán)境
為了便于在Windows平臺(tái)下開發(fā)基于PetaLinux的嵌入式系統(tǒng)，本文利用VMWare虛擬機(jī)軟件來搭建交叉開發(fā)環(huán)境，如圖3所示。首先，在主機(jī)的Windows平臺(tái)上安裝虛擬機(jī)軟件，然后通過虛擬機(jī)來安裝紅帽子企業(yè)版Red Hat Enterprise 4，最后在桌面Linux系統(tǒng)中安裝PetaLinux源碼樹。Windows和Linux兩種系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換通過設(shè)置共享目錄來實(shí)現(xiàn)。

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PetaIJnux操作系統(tǒng)采用整合方式發(fā)布，下載的壓縮包內(nèi)已經(jīng)包含了完整的交叉開發(fā)工具鏈，安裝方法非常簡單。

(1)建立工作目錄
在Linux操作系統(tǒng)的終端模式下運(yùn)行“mkdir／home／embed”命令，新建embed文件夾作為嵌入式開發(fā)的工作目錄。
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(2)解壓壓縮包
通過共享目錄把PetaLogix公司發(fā)布的壓縮包petalinux-v0．40一rc2．tar．gz拷貝到embed工作目錄中。然后在終端模式下運(yùn)行“tar-zxvf petalinux-v0．40一rc2．tar．gz”解壓縮命令。解壓縮完成后，在工作目錄中會(huì)生成一個(gè)與壓縮包相同名稱的文件夾，PetaLinux內(nèi)核源碼、U．boot源碼以及開發(fā)工具等資源均在其中的各個(gè)目錄中。

(3)設(shè)置環(huán)境變量
PetaLinux系統(tǒng)已經(jīng)為用戶編寫好了設(shè)置環(huán)境變量的腳本文件settings．sh和settings．csh。用戶只需要根據(jù)宿主機(jī)操作系統(tǒng)shell的類型，運(yùn)行相應(yīng)的環(huán)境變量配置腳本即可完成PetaLinux開發(fā)環(huán)境的設(shè)置。需要注意的是，每次進(jìn)入終端模式都必須運(yùn)行一次環(huán)境變量配置腳本。

(4)查看交叉編譯器版本
在終端模式下運(yùn)行microblaze-uclinux-gcc-v命令，查看編譯器的版本信息。如果交叉開發(fā)工具鏈安裝沒有問題，運(yùn)行命令后在終端窗口將出現(xiàn)圖4所示的版本信息。

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3．2為目標(biāo)板創(chuàng)建BSP
在XPS軟件中生成板級(jí)支持包的具體方法如下：

(1)安裝板級(jí)支持包自動(dòng)生成工具
PetaLinux在發(fā)布時(shí)已經(jīng)提供了完備的MLD和TCL文件，位于壓縮包hardware／edk—user—respository目錄下。安裝的方法非常簡單，直接將edk—user—respository目錄下的petalinux vl一00一a和petalinux vl一00一b兩個(gè)文件夾，拷貝到EDK安裝路徑x：＼Xilinx＼10．1＼EDK＼sw＼lib＼bsp下即可(其中，X指Windows系統(tǒng)中的磁盤盤符)。當(dāng)重新啟動(dòng)XPS時(shí)，PetaLinux操作系統(tǒng)選項(xiàng)便出現(xiàn)在Software>Software Platform Settings>Software Plat—form>OS下拉列表框中。

(2)構(gòu)建基于MicroBlaze的嵌入式硬件平臺(tái)
利用XPS軟件中的BSB向?qū)軌蚩焖贅?gòu)建簡單的嵌入式系統(tǒng)，而且可以通過添加IP Catalog中提供的IP核，或者用戶根據(jù)需求自己設(shè)計(jì)的IP核來進(jìn)一步完善嵌入式系統(tǒng)的功能，完成基于MieroBlaze的SOPC硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

(3)配置軟件平臺(tái)
在XPS軟件界面中，選擇Software菜單中Software Platform Settings選項(xiàng)。彈出的對話框中有Software Platform、OS and Libraries和Drivers三個(gè)選項(xiàng)卡。在Software Platform選項(xiàng)卡的OS下拉列表框中選擇PetaLinux操作系統(tǒng)，在Version下拉列表框中選擇1．00．b版本，如圖5所示。當(dāng)僅限于使用Linux2．4內(nèi)核時(shí)，也可以選擇1．00．a(chǎn)版本。

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在OS and Libraries選項(xiàng)卡中根據(jù)目標(biāo)板的實(shí)際情況為操作系統(tǒng)設(shè)置相關(guān)參數(shù)。相關(guān)參數(shù)的設(shè)置情況如表1所列。

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(4)生成板級(jí)支持包
在XPS軟件中，選擇Software菜單中的Generate Libraries and BSPs選項(xiàng)，系統(tǒng)調(diào)用庫生成工具Libgen依據(jù)用戶定義的硬件平臺(tái)自動(dòng)生成板級(jí)支持包，并保存在工程目錄＼microblaze_O＼libsrc＼petalinux_vl_00_b＼src下。同時(shí)，在上一級(jí)目錄中將生成包含了硬件平臺(tái)完整描述信息的配置文件，即用于2．4內(nèi)核的auto-config．in文件和用于2．6內(nèi)核的Kconfig．a(chǎn)uto文件。

當(dāng)硬件平臺(tái)發(fā)生更改時(shí)，必須再次運(yùn)行Generate libraries and BSPs選項(xiàng)，重新生成BSP。

3．3 為PetaLinux操作系統(tǒng)傳遞配置信息
PetaLinux操作系統(tǒng)中的AutoConfig結(jié)構(gòu)允許將硬件配置信息傳遞到Bootloader和Linux內(nèi)核配置中，并利用EDK工程目錄中的MSS文件為特定硬件平臺(tái)自動(dòng)配置內(nèi)核和Bootloader。下面介紹具體實(shí)現(xiàn)方法。

(1)創(chuàng)建并配置新平臺(tái)
這里以用戶使用自行設(shè)計(jì)的目標(biāo)板為例，首先為目標(biāo)板建立一個(gè)新的設(shè)計(jì)平臺(tái)，在終端模式下運(yùn)行以下命令。
cd／home／embed／petalinux-vO．40一rc2／software／petalinux-dist
petalinux-new-platform-k 2．6-v Xilinx—P newl800
make menueonfig

命令執(zhí)行后，將創(chuàng)建一個(gè)名稱為newl800的平臺(tái)，同時(shí)進(jìn)入終端式內(nèi)核配置菜單。利用上下光標(biāo)鍵選擇Vendor／Product Selection選項(xiàng)，單擊回車鍵進(jìn)入下一級(jí)菜單。在該菜單中選擇供應(yīng)商和產(chǎn)品，如圖6所示。

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(2)拷貝EDK工程文件
拷貝EDK工程文件到／hardware／use-platform路徑下，該路徑是腳本工具默認(rèn)的操作位置。通過共享文件夾將整個(gè)工程文件夾拷貝到Linux環(huán)境中。

(3)傳遞配置信息
系統(tǒng)配置過程中將利用auto-eonfig．in文件、或者Kconfig．a(chǎn)uto文件中硬件信息為內(nèi)核構(gòu)建Makefile文件。PetaLinux提供的腳本命令可以快速地將該文件拷貝到PetaLinux源碼樹中。直接在終端模式下運(yùn)行petalinuxcopy-autoconfig腳本命令即可。

3．4 配置和編譯PetaLinux內(nèi)核
Linux內(nèi)核支持多種配置方法，其中“make menuconfig”方法基于文本圖形化終端來顯示配置菜單，是目前使用最廣泛的配置方法。在終端模式下運(yùn)行“make menuconfig”命令即可進(jìn)入配置界面，再選擇Kernel／Library／Default Selection選項(xiàng)，設(shè)置內(nèi)核版本為linux一2．6．X。同時(shí)，選中customize kernel settings和customize vendor／usersettings選項(xiàng)，即可進(jìn)行內(nèi)核設(shè)置和用戶功能設(shè)置。

Linux內(nèi)核配置選項(xiàng)眾多，實(shí)際上大部分選項(xiàng)可以使用默認(rèn)值，只有少部分需要用戶根據(jù)所使用硬件平臺(tái)的實(shí)際情況以及對操作系統(tǒng)的功能需求來進(jìn)行選擇。內(nèi)核配置完成后，選擇保存退出。在終端模式下運(yùn)行“make all”命令，系統(tǒng)便開始編譯內(nèi)核及相關(guān)應(yīng)用。編譯過程時(shí)間比較長，通過觀察終端上顯示的編譯信息，可以了解編譯的進(jìn)度、出現(xiàn)的錯(cuò)誤和警告信息等。如果內(nèi)核配置沒有問題，則編譯成功后，在／software／petalinux-dist／images目錄下將生成各種不同格式的鏡像文件。

3．5 下載內(nèi)核
生成的內(nèi)核文件是否正確，需要通過在實(shí)際硬件環(huán)境中運(yùn)行來檢驗(yàn)。在調(diào)試階段下載內(nèi)核到目標(biāo)板一般可以通過JTAG、串口、以太網(wǎng)和USB接口來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。為了方便調(diào)試，這里通過JTAG接口采取XMD調(diào)試方式，動(dòng)態(tài)加載和啟動(dòng)PetaLinux。具體步驟如下：

(1)連接硬件調(diào)試環(huán)境
通過JTAG電纜連接PC機(jī)和目標(biāo)板的JTAG接口，作為內(nèi)核下載通路；通過串行電纜連接PC機(jī)串口和目標(biāo)板串口，作為控制臺(tái)通路；通過5類網(wǎng)絡(luò)電纜連接PC機(jī)網(wǎng)口和目標(biāo)板網(wǎng)口，作為以太網(wǎng)測試通路。

(2)設(shè)置軟件環(huán)境
使用Windows XP自帶的超級(jí)終端工具作為控制臺(tái)軟件?？刂婆_(tái)參數(shù)設(shè)置為：波特率115 200 b／s，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，無奇偶校驗(yàn)，無流量控制。PC機(jī)的IP地址設(shè)置為192．168．0．1，同時(shí)關(guān)閉Windows XP的防火墻。

(3)配置FPGA
啟動(dòng)XPS開發(fā)平臺(tái)，選擇Device Configuration菜單中的Download Bitstream選項(xiàng)，下載硬件比特流文件download．bit。

(4)利用XMD加載內(nèi)核鏡像到外部存儲(chǔ)器
將／software／petalinux-dist／images目錄下的二進(jìn)制格式的image．bin文件復(fù)制到Windows主機(jī)中的EDK工程目錄下。啟動(dòng)XMD命令行界面，輸入以下命令
dow-data imge．bin 0x86000000

其中，0x86000000是外部存儲(chǔ)器的起始地址。當(dāng)內(nèi)核鏡像加載到存儲(chǔ)器之后，在XMD命令行中繼續(xù)輸入
con 0x86000000

如果內(nèi)核文件沒有錯(cuò)誤，MicroBlaze將啟動(dòng)PetaLinux操作系統(tǒng)，系統(tǒng)的啟動(dòng)信息將輸出到超級(jí)終端上。

(5)登錄系統(tǒng)
內(nèi)核啟動(dòng)完成后將顯示“uClinux login：”，提示用戶輸入用戶名和密碼登錄系統(tǒng)。輸入用戶名root和密碼root，即可登錄PetaLinux操作系統(tǒng)。此時(shí)串口作為PetaLinux操作系統(tǒng)的控制臺(tái)，通過超級(jí)終端軟件來接收串口數(shù)據(jù)和發(fā)送串口數(shù)據(jù)。在超級(jí)終端上運(yùn)行l(wèi)s命令，即可顯示根文件系統(tǒng)下的目錄結(jié)構(gòu)。

結(jié)語

Xilinx公司的MicroBlaze軟核處理器一直處于不斷發(fā)展和完善的狀態(tài)，應(yīng)用范圍也將越來越廣泛。本文詳細(xì)介紹了PetaLinux操作系統(tǒng)，并總結(jié)出了PetaLinux操作系統(tǒng)的移植方法，這對設(shè)計(jì)基于MicroBlaze處理器的嵌入式系統(tǒng)具有重要的指導(dǎo)意義。