IMAX3 on Versal プレミアムシリーズ VPK120 評価キット環境構築

Last updated at 2025-01-15Posted at 2025-01-07

本資料では，VPK120 評価キット上にCGLA型アクセラレータIMAX3を構築する．

前提環境

Ubuntu 22.04.2 LTS
Vivado v2024.1 (64-bit)
PetaLinuxツール v2024.1
Versal Premium Series VPK120 Evaluation Kit (EK-VPK120-G)

Block Design

あらかじめVivadoでGenerate Device Image 完了後、File→Export→Export Hardwareと進み、Include device imageを選択し、XSAファイルを出力する．

PetaLinuxツール(2024.1)のインストーラのダウンロード

https://japan.xilinx.com/member/forms/download/xef.html?filename=petalinux-v2024.1-05202009-installer.run

パッケージ群のインストール

以下の資料を参考にPetalinuxツールのインストール要件であるパッケージ群を導入する．
- Xilinx document UG1144 (v2024.1)の「インストール要件」
- https://docs.xilinx.com/r/ja-JP/ug1144-petalinux-tools-reference-guide

実際に実行したコマンド

sudo apt-get install tofrodos gawk xvfb git libncurses5-dev tftpd zlib1g-dev zlib1g-dev:i386 libssl-dev flex bison chrpath socat autoconf libtool texinfo gcc-multilib libsdl1.2-dev libglib2.0-dev screen pax libtinfo5

# エラーに従い追加でパッケージをインストールする．

Petalinuxツールのインストール

$ sudo mkdir -p /opt/pkg/petalinux/2024.1
$ sudo chown -R <account name> /opt/pkg/petalinux/2024.1
$ petalinux-v2024.1-05202009-installer.run /opt/pkg/petalinux/2024.1

ハードウェア環境のビルド

既に上記関連パッケージ，ツールがインストール済みならここから始めます．

Petalinux作業環境のセットアップ

UG1144の「PetaLinux作業環境のセットアップ」に従って，
source /opt/pkg/petalinux/2024.1/settings.sh を実行する．
例えば，現環境では以下のように

source /opt/xilinx/PetaLinux/2024.1/settings.sh

petalinux-create -t project --template versal -n vpk120

ハードウェアコンフィギュレーションのインポート

UG1144の「ハードウェアコンフィギュレーションのインポート」に従い，Vivadoによって作成したハードウェア記述ファイル(.xsa)をproject directory直下に置き以下のコマンドでインポートする．

petalinux-config --get-hw-description=./

Configure subsystem level configuration

rootfs読み込みとUIOを有効にするため，boot argsを変更する．

DTG Settings  --->   
  () MACHINE_NAME
  	versal-vpk120-reva
  Kernel Bootargs  --->
    [ ] generate boot args automatically
    user set kernel bootargs
        console=ttyAMA0 earlycon=pl011,mmio32,0xFF000000,115200n8 clk_ignore_unused root=/dev/mmcblk0p2 rw rootwait uio_pdrv_genirq.of_id="generic-uio"

rootfs boot setting

Root filesystem type をINITRDからEXT4に変更する.

Image Packaging Configuration  ---> 
  Root filesystem type (INITRD)  ---> 
	 (X) EXT4 (SD/eMMC/SATA/USB)

device-tree編集

「project-spec/meta-user/recipes-bsp/device-tree/files/system-user.dtsi」に変更・追加分を記述する．

最終的な system-user.dtsi の内容(MASTER)

$ cat system-user.dtsi

/include/ "system-conf.dtsi"
/ {
        reserved-memory {
                #address-cells = <2>;
                #size-cells = <2>;
                ranges;
                reserved: buffer@0 {
                        reg = <0x00000500 0x00000000 0x00000001 0x80000000>;
                };
        };

    amba_pl@0 {
        emax6@20200000000 {
            compatible = "generic-uio";
        };
        emax6@20400000000 {
            compatible = "generic-uio";
        };
        axi_chip2chip@20600000000 {
            compatible = "generic-uio";
        };
        axi_chip2chip@20800000000 {
            compatible = "generic-uio";
        };
        axi_chip2chip@20a00000000 {
            compatible = "generic-uio";
        };
        axi_chip2chip@20c00000000 {
            compatible = "generic-uio";
        };
        axi_chip2chip@20e00000000 {
            compatible = "generic-uio";
        };
        axi_chip2chip@21000000000 {
            compatible = "generic-uio";
        };
        dma@a4000000 {
            compatible = "generic-uio";
        };
        dma@a4010000 {
            compatible = "generic-uio";
        };
        dma@a4020000 {
            compatible = "generic-uio";
        };
        dma@a4030000 {
            compatible = "generic-uio";
        };
        dma@a4040000 {
            compatible = "generic-uio";
        };
        dma@a4050000 {
            compatible = "generic-uio";
        };
        dma@a4060000 {
            compatible = "generic-uio";
        };
        dma@a4070000 {
            compatible = "generic-uio";
        };
    };
    ddr_high@050000000000 {
            compatible = "generic-uio";
            reg = <0x00000500 0x00000000 0x00000001 0x80000000>;
    };
};

&gem0 {
    local-mac-address = [00 0a 35 07 dc 14];
};

システムイメージのビルドと，ブートイメージの生成

UG1144の「システムイメージのビルド」および「Zynq UltraScale+ MPSoC用ブートイメージの生成」に従う.

petalinux-build

buildが成功したら，下記のコマンドを実行する．

petalinux-package --boot --force --u-boot

SD cardへの書き込み

32GBのSD cardをパーティション分割しフォーマットする．

fdisk /dev/sdx

例えば以下のように分割する．

Device     Boot   Start      End  Sectors  Size Id Type
/dev/sdx1  *       2048  2099199  2097152    1G 83 Linux FAT32 (LBA)
/dev/sdx2       2099200 62357503 60258304 28.7G 83 Linux

それぞれフォーマットする．

mkfs.vfat -F 32 -n boot /dev/sdx1
mkfs.ext4 -L root /dev/sdx2

bootパーティションに, 「image/linux」内の「BOOT.BIN」「boot.scr」および「image.ub」をコピーする．

cp BOOT.BIN boot.scr image.ub <sd_card_path>/boot/

64ビット版のdebianファイルシステムをダウンロード，展開する．

wget -c https://rcn-ee.com/rootfs/eewiki/minfs/debian-12.1-minimal-arm64-2023-08-22.tar.xz
tar xf debian-12.1-minimal-arm64-2023-08-22.tar.xz

rootパーティションにファイルシステムをロードする．

cd <sd_card_path>/root/
sudo su
tar xfvp <path>/debian-12.1-minimal-arm64-2023-08-22/arm64-rootfs-debian-bookworm.tar -C .
chmod 755 <sd_card_path>/root/

イメージを展開する．

cd <PetaLinux_project>/images/linux
dd bs=64 skip=1 if=rootfs.cpio.gz.u-boot of=ramdisk.cpio.gz
gunzip ramdisk.cpio.gz
mkdir ramdisk && cd ramdisk
sudo su
cpio -i -F ../ramdisk.cpio

rootパーティションにコピーする．

cd <sd_card_path>/root/lib/
cp -rf <PetaLinux_project>/images/linux/ramdisk/lib/modules .

RootFSの設定

SDカードをVPK120のスロットに挿入し，電源を入れる．
初期パスワードでログイン後，ルート権限を取得する．

完成

IMAX3 on Versal プレミアム シリーズ VPK120 評価キット 環境構築