UltraZed 向け Debian GNU/Linux (v2017.3版) ブートイメージの提供

はじめに

UltraZed-EG スターターキットに Debian GNU/Linux (v2017.3版) を構築する方法について、次の記事で説明しました。

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

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 v2017.01 (customized)
• Linux Kernel Version v4.9.0
  • linux-xlnx tag=xilinx-v2017.3
  • 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)

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 v2017.3.0 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 --depth=1 -b v2017.3.0 git://github.com/ikwzm/ZynqMP-FPGA-Linux
shell$ cd ZynqMP-FPGA-Linux
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-4.9.0-xlnx-v2017.3-fpga : Linux Kernel Image (use Git LFS)
    • devicetree-4.9.0-xlnx-v2017.3-fpga-zynqmp-uz3eg-iocc.dtb : Linux Device Tree Blob
    • devicetree-4.9.0-xlnx-v2017.3-fpga-zynqmp-uz3eg-iocc.dts : Linux Device Tree Source
• debian9-rootfs-vanilla.tgz : Debian9 Root File System (use Git LFS)
• linux-image-4.9.0-xlnx-v2017.3-zynqmp-fpga_4.9.0-xlnx-v2017.3-zynqmp-fpga-2_arm64.deb : Linux Image Package (use Git LFS)
• linux-headers-4.9.0-xlnx-v2017.3-zynqmp-fpga_4.9.0-xlnx-v2017.3-zynqmp-fpga-2_arm64.deb : Linux Headers Package (use Git LFS)
• fclkcfg-4.9.0-xlnx-v2017.3-zynqmp-fpga_1.0.0-1_arm64.deb : fclkcfg Device Driver and Services Package
• udmabuf-4.9.0-xlnx-v2017.3-zynqmp-fpga_1.1.0-1_arm64.deb : udmabuf Device Driver and Services Package

SD-Card のフォーマット

1. 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。
2. 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。

フォーマット方法の詳細は省略します。

SD-Card への書き込み

1. 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。
2. 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# mount /dev/sdc1 /mnt/usb1
shell# mount /dev/sdc2 /mnt/usb2
shell# cp target/UltraZed-EG-IOCC/boot/*                           /mnt/usb1
shell# tar xfz debian9-rootfs-vanilla.tgz -C                       /mnt/usb2
shell# mkdir                                                       /mnt/usb2/home/fpga/debian
shell# cp linux-image-4.9.0-xlnx-v2017.3-zynqmp-fpga_4.9.0-xlnx-v2017.3-zynqmp-fpga-1_arm64.deb   /mnt/usb2/home/fpga/debian
shell# cp linux-headers-4.9.0-xlnx-v2017.3-zynqmp-fpga_4.9.0-xlnx-v2017.3-zynqmp-fpga-1_arm64.deb /mnt/usb2/home/fpga/debian
shell# cp fclkcfg-4.9.0-xlnx-v2017.3-zynqmp-fpga_0.0.1-1_arm64.deb /mnt/usb2/home/fpga/debian
shell# cp udmabuf-4.9.0-xlnx-v2017.3-zynqmp-fpga_0.0.2-1_arm64.deb /mnt/usb2/home/fpga/debian
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-4.9.0-xlnx-v2017.3-zynqmp-fpga_4.9.0-xlnx-v2017.3-zynqmp-fpga-2_arm64.deb をインストールします。

root@debian-fpga:~# cd /home/fpga/debian
root@debian-fpga:~# dpkg -i linux-image-4.9.0-xlnx-v2017.3-zynqmp-fpga_4.9.0-xlnx-v2017.3-zynqmp-fpga-2_arm64.deb
Selecting previously unselected package linux-image-4.9.0-xlnx-v2017.3-zynqmp-fpga.
(Reading database ... 24759 files and directories currently installed.)
Preparing to unpack linux-image-4.9.0-xlnx-v2017.3-zynqmp-fpga_4.9.0-xlnx-v2017.3-zynqmp-fpga-2_arm64.deb ...
Unpacking linux-image-4.9.0-xlnx-v2017.3-zynqmp-fpga (4.9.0-xlnx-v2017.3-zynqmp-fpga-2) ...
Setting up linux-image-4.9.0-xlnx-v2017.3-zynqmp-fpga (4.9.0-xlnx-v2017.3-zynqmp-fpga-2) ...

Linux Header Package のインストール

dpkg を使って linux-headers-4.9.0-xlnx-v2017.3-zynqmp-fpga_4.9.0-xlnx-v2017.3-zynqmp-fpga-2_arm64.deb をインストールします。

root@debian-fpga:~# cd /home/fpga/debian
root@debian-fpga:~# dpkg -i linux-headers-4.9.0-xlnx-v2017.3-zynqmp-fpga_4.9.0-xlnx-v2017.3-zynqmp-fpga-2_arm64.deb
Selecting previously unselected package linux-headers-4.9.0-xlnx-v2017.3-zynqmp-fpga.
(Reading database ... 24872 files and directories currently installed.)
Preparing to unpack linux-headers-4.9.0-xlnx-v2017.3-zynqmp-fpga_4.9.0-xlnx-v2017.3-zynqmp-fpga-2_arm64.deb ...
Unpacking linux-headers-4.9.0-xlnx-v2017.3-zynqmp-fpga (4.9.0-xlnx-v2017.3-zynqmp-fpga-2) ...
Setting up linux-headers-4.9.0-xlnx-v2017.3-zynqmp-fpga (4.9.0-xlnx-v2017.3-zynqmp-fpga-2) ...
make: Entering directory '/usr/src/linux-headers-4.9.0-xlnx-v2017.3-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
  GEN     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-4.9.0-xlnx-v2017.3-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-4.9.0-xlnx-v2017.3-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-4.9.0-xlnx-v2017.3-zynqmp-fpga_1.0.0-1_arm64.deb
Selecting previously unselected package fclkcfg-4.9.0-xlnx-v2017.3-zynqmp-fpga.
(Reading database ... 43515 files and directories currently installed.)
Preparing to unpack fclkcfg-4.9.0-xlnx-v2017.3-zynqmp-fpga_1.0.0-1_arm64.deb ...
Unpacking fclkcfg-4.9.0-xlnx-v2017.3-zynqmp-fpga (1.0.0-1) ...
Setting up fclkcfg-4.9.0-xlnx-v2017.3-zynqmp-fpga (1.0.0-1) ...
Created symlink /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/fpga-clock.service  → /etc/systemd/system/fpga-clock.service.

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-4.9.0-xlnx-v2017.3-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 udmabuf-4.9.0-xlnx-v2017.3-zynqmp-fpga_0.0.2-1_arm64.deb
Selecting previously unselected package udmabuf-4.9.0-xlnx-v2017.3-zynqmp-fpga.
(Reading database ... 43522 files and directories currently installed.)
Preparing to unpack udmabuf-4.9.0-xlnx-v2017.3-zynqmp-fpga_1.1.0-1_arm64.deb ...
Unpacking udmabuf-4.9.0-xlnx-v2017.3-zynqmp-fpga (1.1.0-1) ...
Setting up udmabuf-4.9.0-xlnx-v2017.3-zynqmp-fpga (1.1.0-1) ...
Created symlink /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/udmabuf.service → /etc/systemd/system/udmabuf.service.

参考

• https://github.com/ikwzm/ZynqMP-FPGA-Linux
• 「UltraZed 向け Debian GNU/Linux (v2017.3版) の構築(イントロ編)」@Qiita