注意(2019年7月26日追記)

この記事は 2018年に投稿したものであり、古い内容が含まれています。2019年7月26日に以下の記事を投稿しましたので参照していください。

「UltraZed/Ultra96/Ultra96-V2 向け Debian GNU/Linux (v2019.1版) ブートイメージの提供」 @Qiita

はじめに

UltraZed-EG スターターキットに Debian GNU/Linux (v2018.2版) を構築する方法について、次の記事で説明しました。

上の記事はビルド方法の説明だけでしたが、実際に動作する環境もあった方が良いかと思い、以下の URL にビルド済みの Boot Loader、Linux Kernel、Debian9-rootfs、デバイスドライバ(fclkcfg)のパッケージを用意しました。

https://github.com/ikwzm/ZynqMP-FPGA-Linux

Boot Loader や Linux Kernel のビルドが面倒くさいという方はどうぞ。

概要

Hardware
- UltraZed-EG-IOCC : Xilinx Zynq UltraScale+ MPSoC Starter Kit by Avnet.
Boot Loader
- FSBL(First Stage Boot Loader for ZynqMP)
- PMU Firmware(Platform Management Unit Firmware)
- BL31(ARM Trusted Firmware Boot Loader stage 3-1)
- U-Boot xilinx-v2018.2 (customized)
Linux Kernel Version v4.14.0
- linux-xlnx tag=xilinx-v2018.2
- Enable Device Tree Overlay with Configuration File System
- Enable FPGA Manager
- Enable FPGA Bridge
- Enable FPGA Reagion
Debian9(stretch) Root File System
- Installed build-essential
- Installed device-tree-compiler
- Installed ruby ruby-msgpack ruby-serialport
- Installed python python3 msgpack-rpc-python
- Installed u-boot-tools
FPGA Device Drivers and Services
- fclkcfg (FPGA Clock Configuration Device Driver)
- udmabuf (User space mappable DMA Buffer)

インストール

ダウンロード

github から次のようにダウンロードしてください。現時点の最新バージョンは v2018.2.0 です。なお、いくつかのイメージファイルはかなり大きいので、Git LFS(Large File Storage)を使っています。お使いの環境に git-lfs がインストールされている必要があります。

shell$ git clone git://github.com/ikwzm/ZynqMP-FPGA-Linux
shell$ cd ZynqMP-FPGA-Linux
shell$ git checkout v2018.2.0
shell$ git lfs pull

ファイルの説明

tareget/UltraZed-EG-IOCC/
- boot/
  - boot.bin : Stage 1 Boot Loader
  - uEnv.txt : U-Boot environment variables for linux boot
  - image-4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga : Linux Kernel Image (use Git LFS)
  - devicetree-4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga-uz3eg-iocc.dtb : Linux Device Tree Blob
  - devicetree-4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga-uz3eg-iocc.dts : Linux Device Tree Source
debian9-rootfs-vanilla.tgz : Debian9 Root File System (use Git LFS)
linux-image-4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga_4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga-1_arm64.deb : Linux Image Package (use Git LFS)
linux-headers-4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga_4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga-1_arm64.deb : Linux Headers Package (use Git LFS)
fclkcfg-4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga_1.0.0-1_arm64.deb : fclkcfg Device Driver and Services Package
udmabuf-4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga_1.2.3-1_arm64.deb : udmabuf Device Driver and Services Package

SD-Card のフォーマット

SD-Card のパーティション１を VFAT File System でファイルシステムを作ります。
SD-Card のパーティション２を ext4 File System でファイルシステムを作ります。

Linux での SD-Card のフォーマット方法は次の URL を参照してください。

https://github.com/ikwzm/FPGA-SoC-Linux/blob/master/doc/install/format-disk-zynq.md

SD-Card への書き込み

0. SD-Card のマウント

shell# mount /dev/sdc1 /mnt/usb1
shell# mount /dev/sdc2 /mnt/usb2

1. Boot Partition のコピー

SD-Card のパーティション１(下の例では/dev/sdc1)に target/UltraZed-EG-IOCC/boot/ 下のファイルをコピーします。

shell# cp target/UltraZed-EG-IOCC/boot/*  /mnt/usb1

2. RootFS Partition の生成

SD-Card のパーティション２(下の例では/dev/sdc2)に debian9-rootfs-vanilla.tgz の中身を展開します。展開したルートファイルシステムの home/fpga にデバイスドライバの Debian パッケージをあらかじめコピーしておくと良いでしょう。後から network 経由でコピーしてもかまいません。

shell# tar xfz debian9-rootfs-vanilla.tgz -C                         /mnt/usb2
shell# mkdir                                                         /mnt/usb2/home/fpga/debian
shell# cp linux-image-4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga_4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga-1_arm64.deb   /mnt/usb2/home/fpga/debian
shell# cp linux-headers-4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga_4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga-1_arm64.deb /mnt/usb2/home/fpga/debian
shell# cp fclkcfg-4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga_1.0.0-1_arm64.deb  /mnt/usb2/home/fpga/debian
shell# cp udmabuf-4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga_1.2.3-1_arm64.deb  /mnt/usb2/home/fpga/debian

3. ブートパーティションを見えるように fstab を設定

Boot Partition を Linux 側から常時見えるようにしておくと便利です。その場合は、あらかじめ fstab にブートパーティションをマウントするように設定しておくと良いでしょう。すでに fstab には configfs のマウントが設定されているので注意してください。

shell# mkdir /mnt/usb2/mnt/boot
shell# cat <<EOT >> /mnt/usb2/etc/fstab
/dev/mmcblk1p1	/mnt/boot	auto	defaults	0	0
EOT

余談: このくらいの記述ならあらかじめ debian9-rootfs-vanilla.tgz に書いておけば良いのに、何故わざわざ後で設定するのか疑問に思われるかもしれません。その理由は、debian9-rootfs-vanilla.tgz が Ultra96 と UltraZed と共用だからです。UltraZed の SD-Card のブートパーティションは /dev/mmcblk1p1 ですが、Ultra96 の SD-Card のブートパーティションは /dev/mmcblk0p1 です。しかも UltraZed には /dev/mmcblk0p1 というのも存在していて、あらかじめ debian9-rootfs-vanilla.tgz に書いてしまっていると UltraZed では間違えて別のデバイスにアクセスしてしまいます。そこで、面倒ですが後で設定するようにしました。

5. SD-Card のアンマウント

shell# umount /mnt/usb1
shell# umount /mnt/usb2

デバイスドライバパッケージのインストール

UltraZed-EG-IOCC をブートして root でログイン

root'password is "admin".

debian-fpga login: root
Password:
root@debian-fpga:~#

Linux Image Package のインストール

dpkg を使って linux-image-4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga_4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga-1_arm64.deb をインストールします。

root@debian-fpga:~# cd /home/fpga/debian
root@debian-fpga:~# sudo dpkg -i linux-image-4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga_4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga-1_arm64.deb
(Reading database ... 24872 files and directories currently installed.)
Preparing to unpack linux-image-4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga_4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga-1_arm64.deb ...
Unpacking linux-image-4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga (4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga-1) over (4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga-1) ...
Setting up linux-image-4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga (4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga-1) ...

Linux Header Package のインストール

dpkg を使って linux-headers-4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga_4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga-1_arm64.deb をインストールします。

root@debian-fpga:~# cd /home/fpga/debian
root@debian-fpga:~# sudo dpkg -i linux-headers-4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga_4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga-1_arm64.deb
Selecting previously unselected package linux-headers-4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga.
(Reading database ... 43643 files and directories currently installed.)
Preparing to unpack linux-headers-4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga_4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga-1_arm64.deb ...
Unpacking linux-headers-4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga (4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga-1) ...
Setting up linux-headers-4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga (4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga-1) ...
make: Entering directory '/usr/src/linux-headers-4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga'
  HOSTCC  scripts/basic/fixdep
  HOSTCC  scripts/basic/bin2c
  HOSTLD  scripts/kconfig/conf
scripts/kconfig/conf  --silentoldconfig Kconfig
  HOSTCC  scripts/dtc/dtc.o
  HOSTCC  scripts/dtc/flattree.o
  HOSTCC  scripts/dtc/fstree.o
  HOSTCC  scripts/dtc/data.o
  HOSTCC  scripts/dtc/livetree.o
  HOSTCC  scripts/dtc/treesource.o
  HOSTCC  scripts/dtc/srcpos.o
  HOSTCC  scripts/dtc/checks.o
  HOSTCC  scripts/dtc/util.o
  HOSTCC  scripts/dtc/dtc-lexer.lex.o
  HOSTCC  scripts/dtc/dtc-parser.tab.o
  HOSTLD  scripts/dtc/dtc
  CC      scripts/mod/empty.o
  HOSTCC  scripts/mod/mk_elfconfig
  MKELF   scripts/mod/elfconfig.h
  HOSTCC  scripts/mod/modpost.o
  CC      scripts/mod/devicetable-offsets.s
  CHK     scripts/mod/devicetable-offsets.h
  HOSTCC  scripts/mod/file2alias.o
  HOSTCC  scripts/mod/sumversion.o
  HOSTLD  scripts/mod/modpost
  HOSTCC  scripts/kallsyms
  HOSTCC  scripts/conmakehash
  HOSTCC  scripts/sortextable
make: Leaving directory '/usr/src/linux-headers-4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga'

fclkcfg デバイスドライバ＆サービスのインストール

dpkg を使って fclkcfg-4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga_1.0.0-1_arm64.deb をインストールします。

root@debian-fpga:~# cd /home/fpga/debian
root@debian-fpga:~# dpkg -i fclkcfg-4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga_1.0.0-1_arm64.deb
Selecting previously unselected package fclkcfg-4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga.
(Reading database ... 63033 files and directories currently installed.)
Preparing to unpack fclkcfg-4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga_1.0.0-1_arm64.deb ...
Unpacking fclkcfg-4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga (1.0.0-1) ...
Setting up fclkcfg-4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga (1.0.0-1) ...

udmabuf デバイスドライバ＆サービスのインストール

dpkg を使って udmabuf-4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga_1.2.3-1_arm64.deb をインストールします。

root@debian-fpga:~# cd /home/fpga/debian
root@debian-fpga:~# dpkg -i udmabuf-4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga_1.2.3-1_arm64.deb
Selecting previously unselected package udmabuf-4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga.
(Reading database ... 63033 files and directories currently installed.)
Preparing to unpack udmabuf-4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga_1.2.3-1_arm64.deb ...
Unpacking udmabuf-4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga (1.2.3-1) ...
Setting up udmabuf-4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga (1.2.3-1) ...

参考