使用 Zybo Z7的Genode 操作系統(tǒng)框架實(shí)現(xiàn)

Genode 操作系統(tǒng)框架（通常稱為Genode ）已經(jīng)存在了十多年，并且仍在積極開發(fā)中。它在通用 x86 硬件上得到最好的支持，因?yàn)槲覀冊(cè)?Genode Labs 將它高效地用于我們的日常業(yè)務(wù)。但是，也有（部分）支持各種基于 ARM 的平臺(tái)。最近新增的功能是支持 Digilent 的 Zybo Z7 板。這是關(guān)于在 Zybo Z7-10 或 Zybo Z7-20 板上啟動(dòng)非?；镜?Genode 場(chǎng)景的初學(xué)者級(jí)教程。

先決條件

對(duì)于 Genode 開發(fā)，您需要一臺(tái) Linux 主機(jī)。我建議使用 Ubuntu LTS，Genode 可以在其上輕松構(gòu)建。Genode 使用自己的工具鏈，必須手動(dòng)安裝。您可以下載預(yù)構(gòu)建的工具鏈并使用以下命令進(jìn)行安裝：

$ sudo tar xPf genode-toolchain--.tar.xz

請(qǐng)確保按照入門指南熟悉 Genode 。這將確保您已安裝所有其他必需的構(gòu)建工具。

準(zhǔn)備 Zybo Z7 開發(fā)板

Zybo Z7 開發(fā)板附帶一個(gè)預(yù)安裝的演示應(yīng)用程序，該應(yīng)用程序存儲(chǔ)在板載閃存中。確保將跳線 JP5 設(shè)置為 QSPI 啟動(dòng)并打開設(shè)備電源。演示應(yīng)用程序控制板載 LED 并通過 UART 接口發(fā)送一些字符。兩者都有助于檢查開發(fā)板是否正確啟動(dòng)并測(cè)試 UART 連接。為了使用后者，將 Micro-USB 電纜連接到標(biāo)有“PROG UART”的連接器，將其連接到您的開發(fā)系統(tǒng)并打開電路板電源。/dev/ttyUSB1設(shè)備應(yīng)該會(huì)彈出。啟動(dòng)您喜歡的終端程序（例如 picocom、screen）并按下重置按鈕以查看開發(fā)板的串行輸出。我喜歡按如下方式使用屏幕：

$ sudo screen /dev/ttyUSB1 115200

如果要退出屏幕，請(qǐng)輸入字符序列Ctrl+a k。

克隆存儲(chǔ)庫

首先，我們需要獲得一個(gè) Genode 的克?。?/p>

~$ git clone https://github.com/genodelabs/genode.git genode

其次，我們需要克隆 Zynq 支持的配套存儲(chǔ)庫：

~$ git clone https://github.com/genodelabs/genode-zynq.git genode/repos/zynq

創(chuàng)建構(gòu)建目錄

Genode 使用樹外構(gòu)建過程。因此，我們使用以下命令在~/genode/build/arm_v7a為我們的目標(biāo)平臺(tái)準(zhǔn)備一個(gè)構(gòu)建目錄：

~/genode$ ./tool/create_builddir arm_v7a

構(gòu)建目錄托管配置文件~/genode/build/arm_v7a/etc/build.conf需要進(jìn)行一些修改。

首先，我們必須告訴構(gòu)建系統(tǒng)使用 Zynq 存儲(chǔ)庫，這是通過取消注釋以下行來實(shí)現(xiàn)的：

REPOSITORIES += $(GENODE_DIR)/repos/zynq

其次，我們將設(shè)置一些變量，以節(jié)省我們稍后的輸入時(shí)間。

KERNEL  ?= hw
BOARD   ?= zynq_zybo_z7
RUN_OPT += --depot-auto-update

構(gòu)建 SD 卡映像

接下來，我們將構(gòu)建一個(gè) SD 卡映像。Genode 使用 u-boot 并方便地將所有內(nèi)容編譯成一個(gè)圖像。不過，在觸發(fā) make 命令之前，我們必須下載 u-boot 的第三方代碼。這是通過prepare_port工具完成的：

~/genode$ ./tool/ports/prepare_port zynq_uboot

現(xiàn)在，我們準(zhǔn)備構(gòu)建 SD 卡映像，如下所示：

~/genode$ RUN_OPT='--include image/zynq_uboot_sdcard' make -C build/arm_v7a run/log

此命令告訴 Genode 的構(gòu)建系統(tǒng)構(gòu)建運(yùn)行/日志場(chǎng)景并包含圖像創(chuàng)建腳本。如果您對(duì)更多詳細(xì)信息感興趣，請(qǐng)參閱構(gòu)建系統(tǒng)文檔。請(qǐng)注意，我們還可以將定義添加到build.conf 中。但是，我想在以后跳過映像創(chuàng)建并在初始化 SD 卡后使用 TFTP 引導(dǎo)。構(gòu)建過程應(yīng)以以下行結(jié)束RUN_OPT

Created SD-card image file var/run/log.img

當(dāng)我將 SD 卡插入我的 Linux 主機(jī)時(shí)，會(huì)彈出一個(gè)/dev/mmcblk0設(shè)備。因此，我將創(chuàng)建的圖像寫入 SD 卡，如下所示：

~/genode$ sudo dd if=build/arm_v7a/var/run/log.img of=/dev/mmcblk0 bs=1M conv=fsync

將 SD 卡插入 Zybo 板，不要忘記將跳線 JP5 設(shè)置為 SD 啟動(dòng)。打開設(shè)備電源，連接到串行控制臺(tái)（例如使用屏幕），然后按下重置按鈕。您應(yīng)該看到以下輸出：

[init -> test-log] hex range:          [0e00,1680)
[init -> test-log] empty hex range:    [0abc0000,0abc0000) (empty!)
[init -> test-log] hex range to limit: [f8,ff]
[init -> test-log] invalid hex range:  [f8,08) (overflow!)
[init -> test-log] negative hex char:  0xfe
[init -> test-log] positive hex char:  0x02
[init -> test-log] floating point:     1.70
[init -> test-log] multiarg string:    "parent -> child.7"
[init -> test-log] String(Hex(3)):     0x3
[init -> test-log] Very long messages:
[init -> test-log -> log] 1.....................................................................................................................................................................................................................................2
[init -> test-log] 3.....................................................................................................................................................................................................................................4
[init -> test-log] 5.....................................................................................................................................................................................................................................6
[init -> test-log] 
[init -> test-log] Test done.

Run script execution successful

啟用 TFTP 引導(dǎo)

由于我笨拙的手指不能很好地處理 micro SD 卡，所以我寧愿避免經(jīng)常觸摸它們。相反，我更喜歡網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)。幸運(yùn)的是，u-boot 支持通過 TFTP 加載圖像。我們 SD 卡上的 u-boot 安裝加載uEnv.txt文件（如果存在）并執(zhí)行uenvcmd命令。因此，我使用以下內(nèi)容設(shè)置了uEnv.txt文件：

serverip=x.x.x.x
kernel_img=/srv/tftp/usrp/uImage
uenvcmd=tftpboot ${load_addr} ${serverip}:${kernel_img} && bootm start && bootm loados && bootm go

指的server_ip是我安裝了tftp-hpa 的 Linux 主機(jī)。請(qǐng)注意，kernel_img必須引用 TFTP 服務(wù)器可達(dá)的路徑。因?yàn)槲覜]有使用服務(wù)器--secure標(biāo)志，所以路徑是絕對(duì)路徑。否則，它必須相對(duì)于 TFTP 服務(wù)器的根目錄。

現(xiàn)在，我們需要告訴 Genode 的構(gòu)建系統(tǒng)填充 TFTP 目錄。這是通過將以下行插入build.conf 來完成的：

RUN_OPT_zybo  = --include image/uboot
RUN_OPT_zybo += --include load/tftp
RUN_OPT_zybo += --load-tftp-base-dir /srv/tftp/usrp
RUN_OPT_zybo += --load-tftp-absolute
RUN_OPT_zybo += --include log/serial
RUN_OPT_zybo += --log-serial-cmd "picocom -b 115200 /dev/ttyUSB1"
BOARD_RUN_OPT(zynq_zybo_z7) = $(RUN_OPT_zybo)

請(qǐng)注意，這還會(huì)告訴構(gòu)建系統(tǒng)自動(dòng)連接到串行控制臺(tái)。因此，我們可以運(yùn)行需要主機(jī)系統(tǒng)評(píng)估日志輸出的測(cè)試場(chǎng)景，例如run/timer_accuracy：

~/genode$ make -C build/arm_v7a run/timer_accuracy

一旦出現(xiàn)“Terminal ready”，我們就可以點(diǎn)擊 Zybo 板的重置按鈕。如果一切設(shè)置正確，我們應(yīng)該看到如下輸出：

[init -> test-timer_accuracy] 
[init -> test-timer_accuracy] 
[init -> test-timer_accuracy] 
[init -> test-timer_accuracy] 
[init -> test-timer_accuracy] 
[init -> test-timer_accuracy] 
[init -> test-timer_accuracy] 
[init -> test-timer_accuracy] 
[init -> test-timer_accuracy] 
[init -> test-timer_accuracy] 
Good: round 1, host measured 1000 ms, test measured 1007 ms
Good: round 2, host measured 2000 ms, test measured 2228 ms
Good: round 3, host measured 3000 ms, test measured 2764 ms
Good: round 4, host measured 4000 ms, test measured 4003 ms
Good: round 5, host measured 5000 ms, test measured 5007 ms
Good: round 6, host measured 6000 ms, test measured 6002 ms
Good: round 7, host measured 7000 ms, test measured 6995 ms
Good: round 8, host measured 8000 ms, test measured 8001 ms
Good: round 9, host measured 9000 ms, test measured 8993 ms

恭喜，您已經(jīng)成功地為 Zybo Z7 開發(fā)板設(shè)置了 Genode。

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