UltraZed 向け Debian GNU/Linux (v2017.3版) の構築(PMUFW編)

はじめに

UltraZed-EG スターターキットに Debian GNU/Linux を構築する方法について、具体的な方法をいくつかに分けて説明します。

• Introduction
• Boot Loader
  • Sample FPGA Design
  • FSBL (First Stage Boot Loader)
  • PMUFW (Platform Manager Unit Firmware)(この記事)
  • BL31 (ARM Trusted Firmware Boot Loader state 3-1)
  • U-Boot
  • BOOT.BIN
• Linux Kernel
• Debian9 Root File System

この記事では、ZynqMP の Boot Loader で使うための PMUFW (Platform Manager Unit Firmware) の構築について説明をします。

必要な環境

• Vivado SDK 2017.2

Sample FPGA Design の構築

PMUFW の構築には Sample FPGA Design のハードウェア情報が必要です。「UltraZed 向け Debian GNU/Linux (v2017.3版) の構築(Sample FPGA Design編)」の通りに target/UltraZed-EG-IOCC/build/fpga/project.sdk/design_1_wrapper.hdf を作っておきます。

PMUFW の構築

ここでは Vivado の hsi(Hardware Software Interface) を使って構築する方法を示します。GUI を使って手で入力するのは面倒なので Tcl スクリプトファイルを用意しています。Tcl スクリプトの詳しい内容は「Vivado SDK でZynq FSBL(First Stage Boot Loader)をビルドするTclスクリプト(hsi編)」を参照してください。

target/UltraZed-EG-IOCC/build/fpga/build_zynqmp_pmufw.hsi

#!/usr/bin/tclsh

set app_name          "pmufw"
set app_type          "zynqmp_pmufw"
set hwspec_file       "design_1_wrapper.hdf"
set proc_name         "psu_pmu_0"
set project_name      "project"
set project_dir       [pwd]
set sdk_workspace     [file join $project_dir $project_name.sdk]
set app_dir           [file join $sdk_workspace $app_name]
set app_release_dir   [file join [pwd] ".." ]
set app_release_elf   "zynqmp_pmufw.elf"

set hw_design         [open_hw_design [file join $sdk_workspace $hwspec_file]]

generate_app -hw $hw_design -os standalone -proc $proc_name -app $app_type -compile -dir $app_dir
file copy -force [file join $app_dir "executable.elf"] [file join $app_release_dir $app_release_elf]

build_zynqmp_pmufw.hsi を Vivado で実行することにより、target/UltraZed-EG-IOCC/build/zynqmp_pmufw.elf が生成されます。

vivado% cd target/UltraZed-EG-IOCC/build/fpga/
vivado% hsi -mode tcl -source build_zynqmp_pmufw.hsi

Vivado SDK 2017.3 で構築する際の注意点

今回は Vivado SDK 2017.2 を使って構築しましたが、Vivado SDK 2017.3 を使いたいという場合もあるでしょう。しかし Vivado 2017.3 では上手くいかない事が報告されています。

• 「2017.3 PMUFW compilation failure on zynqmp UltraScale+ - RAM Overflow」@Xilinx Forum

要するに次のような次第らしいです。

• Vivado SDK 2017.3 で PMUFW のコードが増えて通常のコンパイルオプションでは RAM に入りきらなくなった。
• Vivado SDK 2017.3 の GUI では -Os -flto -ffat-lto-objects というコンパイルオプションが追加されている。これは最適化用のコンパイラオプション。
• しかし CUI 用の generate_app では上記コンパイルオプションが追加されていない（忘れてた？

暫定的な対処方法として次のようにすると良いようです。

• generate_app の時に -compile オプションを外して実行して、環境だけを構築する。
• 構築した環境のディレクトリ(ここでは target/UltraZed-EG-IOCC/build/fpga/project.sdk/pmufw)の Makefile の CC_FLAGS に に -Os -flto -ffat-lto-objects を追加する。
• 構築した環境のディレクトリ(ここでは target/UltraZed-EG-IOCC/build/fpga/project.sdk/pmufw)で make を実行する。
• 出来た executable.elf を target/UltraZed-EG-IOCC/build/zynqmp_pmufw.elf にコピーする。

参考

• 「Vivado SDK でZynq FSBL(First Stage Boot Loader)をビルドするTclスクリプト(hsi編)」@Qiita
• 「2017.3 PMUFW compilation failure on zynqmp UltraScale+ - RAM Overflow」@Xilinx Forum