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。
はじめに
Ultra96 は Xilinx 社の Zynq Ultrascale+ MPSoC を搭載した 96boads 互換のボードです。Ultra96 用に Boot Loader(U-Boot等)、Linux Kernel、Debian Root File System を以下の URL に用意したので、この記事ではインストール方法を説明します。
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.
- Ultra96 : Xilinx Zynq UltraScale+ MPSoC development board based on the Linaro 96Boards specification.
- 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
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 v2018.2.1 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 -b v2018.2.1 git://github.com/ikwzm/ZynqMP-FPGA-Linux
shell$ cd ZynqMP-FPGA-Linux
shell$ git lfs pull
ファイルの説明
- target/Ultra96
- 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-ultra96.dtb : Linux Device Tree Blob
- devicetree-4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga-ultra96.dts : Linux Device Tree Source
- boot/
- 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_1.1.0-1_arm64.deb : fclkcfg Device Driver and Services Package
- udmabuf-4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga_1.3.2-1_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。
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/Ultra96/boot/ 下のファイルをコピーします。
shell# cp target/Ultra96/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_0.0.1-1_arm64.deb /mnt/usb2/home/fpga/debian
shell# cp udmabuf-4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga_0.0.1-1_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/mmcblk0p1 /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。Ultra96 の SD-Card のブートパーティションは /dev/mmcblk0p1 ですが、UltraZed の SD-Card のブートパーティションは /dev/mmcblk1p1 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。
4. network の設定
Ultra96 は WiFi を通じてネットワークに接続します。あらかじめホスト側で設定ファイルを作って Ultra96 に書いておくと良いかもしれません。もちろん、後で Ultra96 を起動してそちらで設定してもかまいません。
ここでは SSID を ssssssssに、パスフレーズを ppppppppp に、暗号化したアクセスキーを xxxx とします。
まずは wpa_passphrase に SSID とパスフレーズを入力して暗号化したアクセスキーを作ります。
shell# wpa_passphrase ssssssss ppppppppp
network={
ssid="ssssssss"
#psk="ppppppppp"
psk=xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
}
4.1 /etc/network/interfaces.d/wlan0 に直接記述
SSID と暗号化したアクセスキーをネットワーク設定ファイル(/etc/network/interfaces.d/wlan0)に直接記述します。
auto wlan0
iface wlan0 inet dhcp
wpa-ssid ssssssss
wpa-psk xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
4.2 /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf に記述
ネットワーク設定ファイル(/etc/network/interfaces.d/wlan0)に、次のように、ブート時に wpa_supplicant.conf を読み込んで Wifi を設定するように記述します。
auto wlan0
iface wlan0 inet dhcp
wpa-conf /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf
SSID と暗号化したアクセスキーをWifi設定ファイル(/etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf)に記述します。
ctrl_interface=/run/wpa_supplicant
update_config=1
network={
ssid="ssssssss"
psk=xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
}
なお、ステルス SSID の場合、スキャンを強制的に行う必要があります。この場合は、/etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf に scan_ssid=1 を追加します。
ctrl_interface=/run/wpa_supplicant
update_config=1
network={
ssid="ssssssss"
scan_ssid=1
key_mgmt=WPA-PSK
psk=xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx
}
パスフレーズ無し の SSID に接続する場合は、key_mgmt=NONE(NONE は大文字) にすると良いようです。
ctrl_interface=/run/wpa_supplicant
update_config=1
network={
ssid="ssssssss"
scan_ssid=1
key_mgmt=NONE
}
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
Ultra96 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
Linux Image Package(linux-image-4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga_4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga-1_arm64.deb) はあらかじめ debian9-rootfs-vanilla.tgz にインストールされています。特にここでインストールする必要はありません。もし、再度インストールする場合は、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 ... 24821 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
HOSTCC scripts/kconfig/conf.o
HOSTCC scripts/kconfig/zconf.tab.o
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_1.1.0-1_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_1.1.0-1_arm64.deb
Selecting previously unselected package fclkcfg-4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga.
(Reading database ... 44216 files and directories currently installed.)
Preparing to unpack fclkcfg-4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga_1.1.0-1_arm64.deb ...
Unpacking fclkcfg-4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga (1.1.0-1) ...
Setting up fclkcfg-4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga (1.1.0-1) ...
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_1.3.2-1_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_1.3.2-1_arm64.deb
Selecting previously unselected package udmabuf-4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga.
(Reading database ... 44222 files and directories currently installed.)
Preparing to unpack udmabuf-4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga_1.3.2-1_arm64.deb ...
Unpacking udmabuf-4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga (1.3.2-1) ...
Setting up udmabuf-4.14.0-xlnx-v2018.2-zynqmp-fpga (1.3.2-1) ...