Linux からの回路制御（PetaLinux版）

ZYBOにLinux環境を構築し、設計したPWM制御モジュールをLinuxから制御する。

以下は例である。ファイル名、ディレクトリ名、プロジェクト名、I/Oのアドレスなど、各自の設計に読み替えること。
以下の例で使用しているツールやコマンドは各自の好みのものに置き換えてよい。例：テキストエディタ vi → emacs や gedit など
自身でのPWMモジュール設計を途中でギブアップした場合、サンプルの生成結果 zynqpwm_generated.tgz を使用する。 SDKで[File],[Switch Workspace],[Other]から生成結果のzynqpwm/zynqpwm.sdk/を開く。
PetaLinuxの環境が無い場合、構築に失敗した場合は、生成済みの結果 plzybotr_generated.tgz を使用する。

ブートローダと回路情報のエクスポート(SDK)

まずVivado&SDKから、回路構成情報とブートローダをエクスポートする。

SDK を起動
起動用プロジェクトを作成
[File], [New], [Application Project]
Project name: fsbl, OS Platform: standalone, [Next]
Zynq FSBL, [Finish]
[Project], [Build All]
Project Explorer:/fsbl/Debug/fsbl.elf が生成されていることを確認
SDK 終了

Vivado&SDKのプロジェクトフォルダから次の場所を確認する。
プログラマブルロジックのビットファイル… zynqpwm/zynqpwm.runs/impl_1/ZYBO_top.bit あるいは zynqpwm/zynqpwm.sdk/ZYBO_top_hw_platform_0/ZYBO_top.bit
SDK ハードウェアプラットフォームのフォルダ zynqpwm/zynqpwm.sdk/ZYBO_top_hw_platform_0/*
FSBLの実行ファイル zynqpwm/zynqpwm.sdk/fsbl/Debug/fsbl.elf
tar などでまとめて、PetaLinux を使用するマシンにコピーする。

PetaLinuxの構成とビルド

以下では、PetaLinux を使用するマシンにて作業する。

コピーしたファイルを確認。

izumi@rsl:~$ ls -R ./zynqpwm
./zynqpwm:
zynqpwm.sdk

./zynqpwm/zynqpwm.sdk:
ZYBO_top_hw_platform_0  fsbl

./zynqpwm/zynqpwm.sdk/ZYBO_top_hw_platform_0:
ZYBO_top.bit    ps7_init.c  ps7_init.html  ps7_init_gpl.c  system.hdf
Zynq_PS_bd.tcl  ps7_init.h  ps7_init.tcl   ps7_init_gpl.h

./zynqpwm/zynqpwm.sdk/fsbl:
Debug

./zynqpwm/zynqpwm.sdk/fsbl/Debug:
fsbl.elf

PetaLinuxのプロジェクトを生成する。ここではプロジェクト名をplzybotrとする。プロジェクトは生成時の作業ディレクトリ（ここでは/home/izumi）に置かれる。

izumi@rsl:~$ petalinux-create --type project --template zynq --name plzybotr
INFO: Create project: plzybotr
INFO: New project successfully created in /home/izumi/plzybotr

ハードウェアプラットフォームのディレクトリに移動し、構成情報をPetaLinuxに取り込ませる。

izumi@rsl:~$ cd zynqpwm/zynqpwm.sdk/ZYBO_top_hw_platform_0/
izumi@rsl:~/zynqpwm/zynqpwm.sdk/ZYBO_top_hw_platform_0$ ls
ZYBO_top.bit    ps7_init.c  ps7_init.html  ps7_init_gpl.c  system.hdf
Zynq_PS_bd.tcl  ps7_init.h  ps7_init.tcl   ps7_init_gpl.h
izumi@rsl:~/zynqpwm/zynqpwm.sdk/ZYBO_top_hw_platform_0$ petalinux-config --get-hw-description -p /home/izumi/plzybotr
INFO: Checking component...
INFO: Getting hardware description...

****** hsi v2015.4 (64-bit)
  **** SW Build 1412921 on Wed Nov 18 09:44:32 MST 2015
    ** Copyright 1986-2015 Xilinx, Inc. All Rights Reserved.

source /home/izumi/plzybotr/build/linux/hw-description/hw-description.tcl -notrace
INFO: [Common 17-206] Exiting hsi at Tue Oct  4 08:57:25 2016...
INFO: Config linux
[INFO ] config linux

（コンフィギュレーションメニューが起動する）

ここではデフォルト設定のまま Exit を選択し、Save して終了する。

（続き）

configuration written to /home/izumi/plzybotr/subsystems/linux/config

*** End of the configuration.
*** Execute 'make' to start the build or try 'make help'.

[INFO ] generate DTS to /home/izumi/plzybotr/subsystems/linux/configs/device-tree
INFO: [Hsi 55-1698] elapsed time for repository loading 6 seconds
WARNING: ps7_ethernet_0: No reset found
INFO: [Common 17-206] Exiting hsi at Tue Oct  4 09:07:59 2016...
[INFO ] generate BSP for zynq_fsbl
INFO: [Hsi 55-1698] elapsed time for repository loading 0 seconds
INFO: [Common 17-206] Exiting hsi at Tue Oct  4 09:08:19 2016...
INFO: Config linux/kernel
[INFO ] oldconfig linux/kernel
INFO: Config linux/rootfs
[INFO ] oldconfig linux/rootfs
INFO: Config linux/u-boot
[INFO ] generate linux/u-boot configuration files
[INFO ] generate linux/u-boot board header files
INFO: [Hsi 55-1698] elapsed time for repository loading 0 seconds
INFO: [Common 17-206] Exiting hsi at Tue Oct  4 09:08:43 2016...
[INFO ] oldconfig linux/u-boot

以下では、原則 PetaLinux プロジェクトのディレクトリ（ここでは/home/izumi/plzybotr）で作業する。

izumi@rsl:~/plzybor$ cd /home/izumi/plzybotr

Xilinx標準のGPIOはそのままでも認識できるが、ここでは敢えてモーター制御をUser I/Oデバイスとして登録する。
User I/O を有効にする。

Kernel のコンフィグメニューを起動する。

izumi@rsl:~/plzybor$ petalinux-config -c kernel
INFO: Checking component...
INFO: Config linux/kernel
[INFO ] config linux/kernel
	:

メニューから[Device Drivers], [Userspace I/O drivers] をチェック<*>する。
さらに、[Userspace I/O drives]をSelectして、 [Usersapce I/O platform drive with generic IRQ handling]をチェック<*>する。
コンフィグメニューを保存して終了する。

デバイスツリーを確認する。

izumi@rsl:~/plzybotr$ ls subsystems/linux/configs/device-tree
pcw.dtsi  skeleton.dtsi     system-top.dts
pl.dtsi   system-conf.dtsi  zynq-7000.dtsi

デバイスツリーを編集してUIOを有効にする。

izumi@rsl:~/plzybotr$ vi subsystems/linux/configs/device-tree/system-conf.dtsi
※起動設定bootargsにUIOを追加して保存する。
　　　　　　　（前略）

        chosen {
                bootargs = "console=ttyPS0,115200 earlyprintk uio_pdrv_genirq.of_id=generic-uio";
        };
        memory {

　　　　　　　（以下略）

デバイスツリーを編集してモーター制御をUIOとする。どれがカメラ用サーボでどれが車輪用モータか、 Vivado の IP Integrator 構成と Addressで控えておいたアドレス値を確認すること！

izumi@rsl:~/plzybotr$ vi subsystems/linux/configs/device-tree/pl.dtsi
※サーボ用GPIOのaxi_gpio_1と車輪モータ用axi_gpio_2についてcompatibleをUIOに書き換えて保存する。
　　　　　　　（前略）

        axi_gpio_1: gpio@41210000 {
                #gpio-cells = <2>;
                compatible = "generic-uio";
                gpio-controller ;

　　　　　　　（中略）
        };
        axi_gpio_2: gpio@41220000 {
                #gpio-cells = <2>;
                compatible = "generic-uio";
                gpio-controller ;

　　　　　　　（以下略）

制御テストのアプリケーション testmem と testuio を生成する。

izumi@rsl:~/plzybotr$ petalinux-create -t apps --name testmem
INFO: Create apps: testmem
INFO: New apps successfully created in /home/izumi/plzybotr/components/apps/testmem
izumi@rsl:~/plzybotr$ petalinux-create -t apps --name testuio
INFO: Create apps: testuio
INFO: New apps successfully created in /home/izumi/plzybotr/components/apps/testuio
izumi@rsl:~/plzybotr$ ls components/apps/*
components/apps/testmem:
Kconfig  Makefile  README  testmem.c

components/apps/testuio:
Kconfig  Makefile  README  testuio.c

testmem.c, testuio.c をこちら (zybotr_files.tgz) の中のものと置き換える。プログラムの内容を確認しておく。

ファイルシステム設定のメニューを起動する。

izumi@rsl:~/plzybotr$ petalinux-config -c rootfs
INFO: Checking component...
INFO: Config linux/rootfs
[INFO ] config linux/rootfs

[Apps]を選び、testmem と testuio、それからgpio-demoを選択する。
sshも登録する。 [Filesystem Packages], [console/network], [dropbear], [dropbear-openssh-sftp-server]を選択する。
保存して終了する。

環境をビルドする。

izumi@rsl:~/plzybotr$ petalinux-build
izumi@rsl-op780w7-03:~/plzybotr$ 
INFO: Checking component...
INFO: Generating make files and build linux
INFO: Generating make files for the subcomponents of linux
INFO: Building linux
[INFO ] pre-build linux/rootfs/fwupgrade
[INFO ] pre-build linux/rootfs/gpio-demo
[INFO ] pre-build linux/rootfs/peekpoke
[INFO ] pre-build linux/rootfs/testmem
[INFO ] pre-build linux/rootfs/testuio
[INFO ] build system.dtb
[INFO ] build linux/kernel

	（中略、かなり時間がかかる）

[INFO ] Update and install vmlinux image
[INFO ] vmlinux linux/kernel
[INFO ] install linux/kernel
[INFO ] package zImage
[INFO ] zImage linux/kernel
[INFO ] install linux/kernel
[INFO ] Package HDF bitstream

※特定アプリプログラムのコンパイルのみなら petalinux-build -c rootfs/testmem でよい。

起動ファイルの作成

起動ファイルを作成する。Vivado&SDK から持ってきた bin と elf の場所を確認しておくこと。BOOT.BIN と image.ub ができていることを確認する。

izumi@rsl:~/plzybotr$ petalinux-package --boot \
	--fsbl /home/izumi/zynqpwm/zynqpwm.sdk/fsbl/Debug/fsbl.elf \
	--fpga /home/izumi/zynqpwm/zynqpwm.sdk/ZYBO_top_hw_platform_0/ZYBO_top.bit \
	--uboot
INFO: File in BOOT BIN: "/home/izumi/zynqpwm/zynqpwm.sdk/fsbl/Debug/fsbl.elf"
INFO: File in BOOT BIN: "/home/izumi/zynqpwm/zynqpwm.sdk/ZYBO_top_hw_platform_0/ZYBO_top.bit"
INFO: File in BOOT BIN: "/home/izumi/plzybotr/images/linux/u-boot.elf"
INFO: Generating zynq binary package BOOT.BIN...
INFO: Binary is ready.
izumi@rsl:~/plzybotr$ ls images/linux/
BOOT.BIN          image.ub        u-boot-s.bin   u-boot.elf       zImage
System.map.linux  rootfs.cpio     u-boot-s.elf   u-boot.srec      zynq_fsbl.elf
ZYBO_top.bit      rootfs.cpio.gz  u-boot-s.srec  urootfs.cpio.gz
image.elf         system.dtb      u-boot.bin     vmlinux

適当なmicro SD カードを FAT でフォーマットし、BOOT.BIN と image.ub をコピーする。

動作確認

Zybot-R に上記で作成した micro SD を挿入する。
起動モード(JP5)を SD にする。
PCをPROG UARTに接続しTeraTerm等でシリアルコンソールを用意しておく。
DHCP接続可能なネットワーク環境に有線で接続しておく。
Zybot-R を起動する。
以下では、原則 Zybot-R のシリアルコンソールで作業する。

起動メッセージを確認し、ログインする。(username: root, password: root)

BOOTP broadcast 1
BOOTP broadcast 2
DHCP client bound to address 192.168.1.9 (506 ms)
Hit any key to stop autoboot:  0
Device: zynq_sdhci

	（中略）

INIT: Entering runlevel: 5
Configuring network interfaces... udhcpc (v1.23.1) started
Sending discover...
macb e000b000.ethernet eth0: link up (100/Full)
Sending discover...
Sending select for 192.168.1.9...
Lease of 192.168.1.9 obtained, lease time 172800
/etc/udhcpc.d/50default: Adding DNS 192.168.1.1
done.
Starting Dropbear SSH server: Generating key, this may take a while...
Public key portion is:
ssh-rsa AAAXXXXXXFNET: Registered protocol family 10
8tlNJM16dm2m7q7b8X root@plzybotr
Fingerprint: md5 44:a0:a4:XXXXXX:35:87:55
dropbear.

Built with PetaLinux v2015.4 (Yocto 1.8) plzybotr /dev/ttyPS0
plzybotr login: root
Password: root
login[898]: root login on 'ttyPS0'
root@plzybotr:~#

起動メッセージやifconfig等でこのZybot-RのIPアドレスを確認しておく。この例では192.168.1.9である。
PCからZybot-Rにssh接続してみる。例: ssh root@192.168.1.9
Zybot-RからPCにssh接続してみる。例: ssh izumi@192.168.1.8
※以後必要なら相互にファイルをscpできる。

/dev/memによるI/Oアクセス

物理メモリアドレスに直接アクセスして、制御してみる。

※SW[3:0],BTN[3:0]の読み取り（操作してみる）
root@plzybotr:~# testmem 0x41200000
mem[41200000] => 00000000
root@plzybotr:~# testmem 0x41200000
mem[41200000] => 00010000
root@plzybotr:~# testmem 0x41200000
mem[41200000] => 00030000
root@plzybotr:~# testmem 0x41200000
mem[41200000] => 00070000
root@plzybotr:~# testmem 0x41200000
mem[41200000] => 000f0000
※LD[3:0]への書き込み（点滅を確認する）
root@plzybotr:~# testmem 0x41200000 0
mem[41200000] <= 00000000
root@plzybotr:~# testmem 0x41200000 1
mem[41200000] <= 00000001
root@plzybotr:~# testmem 0x41200000 3
mem[41200000] <= 00000003
root@plzybotr:~# testmem 0x41200000 7
mem[41200000] <= 00000007
root@plzybotr:~# testmem 0x41200000 15
mem[41200000] <= 0000000f
※上下サーボへの書き込み（動作を確認する）
root@plzybotr:~# testmem 0x41210000  30000
mem[41210000] <= 00007530
root@plzybotr:~# testmem 0x41210000 -30000
mem[41210000] <= ffff8ad0
root@plzybotr:~# testmem 0x41210000 0
mem[41210000] <= 00000000
※左右サーボへの書き込み（動作を確認する）
root@plzybotr:~# testmem 0x41210008  30000
mem[41210008] <= 00007530
root@plzybotr:~# testmem 0x41210008 -30000
mem[41210008] <= ffff8ad0
root@plzybotr:~# testmem 0x41210008 0
mem[41210008] <= 00000000
※右輪モータへの書き込み（動作を確認する）
root@plzybotr:~# testmem 0x41220000  3000
mem[41220000] <= 00000bb8
root@plzybotr:~# testmem 0x41220000 -3000
mem[41220000] <= fffff448
root@plzybotr:~# testmem 0x41220000 0
mem[41220000] <= 00000000
※左輪モータへの書き込み（動作を確認する）
root@plzybotr:~# testmem 0x41220008 3000
mem[41220008] <= 00000bb8
root@plzybotr:~# testmem 0x41220008 -3000
mem[41220008] <= fffff448
root@plzybotr:~# testmem 0x41220008 0
mem[41220008] <= 00000000

問題

testmem を利用して次の動作を行うシェルスクリプトを作成し、動作を確認せよ。シリアルコンソール上でviを使用して作成できる。
- （初級）LEDの光点が左右を往復する。強制停止(Ctrl-C)するまで無限ループする。
- （中級）LEDの光点が左右を往復する。BTN0を押すと終了する。
- （中級）カメラが右上、右下、左下、左上と向きを変える。BTN0を押すと終了する。
- （上級）８の字走行するように車輪を制御する。３回まわったら終了する。
（応用）testmem を参考にして上記の動作を行うＣプログラムを作成せよ。 testmem と同様に petalinux-create -t apps, petalinux-config -c rootfs で追加する。

/sys/class/gpio/*によるI/Oアクセス

GPIOのデバイスとアドレスの対応を確認する。

root@plzybotr:~# ls /sys/class/gpio/
export       gpiochip842  gpiochip874  gpiochip906  unexport
root@plzybotr:~# cat /sys/class/gpio/gpiochip842/label
/amba_pl/gpio@41200000
root@plzybotr:~# cat /sys/class/gpio/gpiochip874/label
/amba_pl/gpio@41200000
root@plzybotr:~# cat /sys/class/gpio/gpiochip906/label
zynq_gpio

上記の結果で842番と874番が0x4120000番地の axi_gpio_0 であることがわかる。どちらがどちらのポートかわからないので入力してみて確認する。

GPIOの読み書きを確認する。gpio-demoを用いる。

※SW[3:0],BTN[3:0]の読み取り（操作してみる）
root@plzybotr:~# gpio-demo -g 874 -i
0x00000000
root@plzybotr:~# gpio-demo -g 874 -i
0x00010000
root@plzybotr:~# gpio-demo -g 874 -i
0x00030000
root@plzybotr:~# gpio-demo -g 874 -i
0x00070000
root@plzybotr:~# gpio-demo -g 874 -i
0x000F0000
※LD[3:0]への書き込み（点滅を確認する）
root@plzybotr:~# gpio-demo -g 874 -o 0
root@plzybotr:~# gpio-demo -g 874 -o 1
root@plzybotr:~# gpio-demo -g 874 -o 3
root@plzybotr:~# gpio-demo -g 874 -o 4
root@plzybotr:~# gpio-demo -g 874 -o 15

問題

gpio-demo を利用して次の動作を行うシェルスクリプトを作成し、動作を確認せよ。
- （初級）LEDの光点が左右を往復する。強制停止(Ctrl-C)するまで無限ループする。
- （中級）LEDの光点が左右を往復する。BTN0を押すと終了する。

/dev/uio*によるI/Oアクセス

UIOのデバイスとアドレスの対応を確認する。

root@plzybotr:~# ls /dev/uio*
/dev/uio0  /dev/uio1
root@plzybotr:~# ls /sys/class/uio
uio0  uio1
root@plzybotr:~# cat /sys/class/uio/uio0/maps/map0/name
/amba_pl/gpio@41210000
root@plzybotr:~# cat /sys/class/uio/uio1/maps/map0/name
/amba_pl/gpio@41220000

UIOの読み書きを確認する。

※上下サーボへの書き込み（動作を確認する）
root@plzybotr:~# testuio /dev/uio0 0  30000
/dev/uio0 <= 00007530
root@plzybotr:~# testuio /dev/uio0 0 -30000
/dev/uio0 <= ffff8ad0
root@plzybotr:~# testuio /dev/uio0 0 0
/dev/uio0 <= 00000000
※左右サーボへの書き込み（動作を確認する）
root@plzybotr:~# testuio /dev/uio0 8  30000
/dev/uio0 <= 00007530
root@plzybotr:~# testuio /dev/uio0 8 -30000
/dev/uio0 <= ffff8ad0
root@plzybotr:~# testuio /dev/uio0 8 0
/dev/uio0 <= 00000000
※右輪モータへの書き込み（動作を確認する）
root@plzybotr:~# testuio /dev/uio1 0  3000
/dev/uio1 <= 00000bb8
root@plzybotr:~# testuio /dev/uio1 0 -3000
/dev/uio1 <= fffff448
root@plzybotr:~# testuio /dev/uio1 0 0
/dev/uio1 <= 00000000
※左輪モータへの書き込み（動作を確認する）
root@plzybotr:~# testuio /dev/uio1 8  3000
/dev/uio1 <= 00000bb8
root@plzybotr:~# testuio /dev/uio1 8 -3000
/dev/uio1 <= fffff448
root@plzybotr:~# testuio /dev/uio1 8 0
/dev/uio1 <= 00000000

問題

（応用）testuio.c を参考にして次の動作を行うＣプログラムを作成せよ。
- ８の字走行するように車輪を制御する。
- カメラは進行方向を向く。
- ３回まわったら終了する。

プログラムの自動起動

組込みシステムでは、電源投入時やリセット時に自動で特定のプログラムを起動する。ここではLEDのデモパターン点滅プログラムを起動時に実行する。

以下では、PetaLinux を使用するマシンにて作業する。

PetaLinuxのプロジェクトディレクトリの下の build/linux/rootfs/targetroot がZybot-R上のルートディレクトリとなる。

plzybotr : /etc/init.d に起動スクリプト testldsw.sh を作成する。

izumi@rsl:~/plzybotr$ cd /home/izumi/plzybotr/build/linux/rootfs/targetroot/etc/init.d
izumi@rsl:~/plzybotr/build/linux/rootfs/targetroot/etc/init.d$ vi testldsw.sh
※以下のように作成する

#!/bin/sh
testmem 0x41200000 1
sleep 1
testmem 0x41200000 3
sleep 1
testmem 0x41200000 7
sleep 1
testmem 0x41200000 15
sleep 1
testmem 0x41200000 14
sleep 1
testmem 0x41200000 12
sleep 1
testmem 0x41200000 8
sleep 1
testmem 0x41200000 0
sleep 1

izumi@rsl:~/plzybotr/build/linux/rootfs/targetroot/etc/init.d$ chmod 755 testldsw.sh

各種起動スクリプトの登録状態を確認する。

izumi@rsl:~/plzybotr/build/linux/rootfs/targetroot/etc/init.d$ ls ../rc*.d
../rc0.d:
K10dropbear    S20sendsigs     S30urandom       S40umountfs
K80networking  S25save-rtc.sh  S31umountnfs.sh  S90halt

../rc1.d:
K10dropbear  K80networking  S31umountnfs.sh

../rc2.d:
S01networking  S10dropbear  S15mountnfs.sh  S99rmnologin.sh  S99stop-bootlogd

../rc3.d:
S01networking  S10dropbear  S15mountnfs.sh  S99rmnologin.sh  S99stop-bootlogd

../rc4.d:
S01networking  S10dropbear  S15mountnfs.sh  S99rmnologin.sh  S99stop-bootlogd

../rc5.d:
S01networking  S10dropbear  S15mountnfs.sh  S99rmnologin.sh  S99stop-bootlogd

../rc6.d:
K10dropbear    S20sendsigs     S30urandom       S40umountfs
K80networking  S25save-rtc.sh  S31umountnfs.sh  S90reboot

../rcS.d:
S02banner.sh     S06checkroot.sh              S38devpts.sh
S02sysfs.sh      S07bootlogd                  S38dmesg.sh
S03mdev          S10flashdev                  S39hostname.sh
S03mountall.sh   S29read-only-rootfs-hook.sh  S55bootmisc.sh
S05modutils.sh   S30urandom                   S65inetd.busybox
S06alignment.sh  S37populate-volatile.sh      S99run-postinsts

runlevel 1,2,3,4,5 にスクリプトを登録する。

izumi@rsl:~/plzybotr/build/linux/rootfs/targetroot/etc/init.d$ ln -s ../init.d/testldsw.sh ../rc1.d/S99testldsw
izumi@rsl:~/plzybotr/build/linux/rootfs/targetroot/etc/init.d$ ln -s ../init.d/testldsw.sh ../rc2.d/S99testldsw
izumi@rsl:~/plzybotr/build/linux/rootfs/targetroot/etc/init.d$ ln -s ../init.d/testldsw.sh ../rc3.d/S99testldsw
izumi@rsl:~/plzybotr/build/linux/rootfs/targetroot/etc/init.d$ ln -s ../init.d/testldsw.sh ../rc4.d/S99testldsw
izumi@rsl:~/plzybotr/build/linux/rootfs/targetroot/etc/init.d$ ln -s ../init.d/testldsw.sh ../rc5.d/S99testldsw

起動スクリプトの登録を確認する。

izumi@rsl:~/plzybotr/build/linux/rootfs/targetroot/etc/init.d$ ls ../rc*.d
../rc0.d:
K10dropbear    S20sendsigs     S30urandom       S40umountfs
K80networking  S25save-rtc.sh  S31umountnfs.sh  S90halt

../rc1.d:
K10dropbear  K80networking  S31umountnfs.sh  S99testldsw

../rc2.d:
S01networking  S15mountnfs.sh   S99stop-bootlogd
S10dropbear    S99rmnologin.sh  S99testldsw

../rc3.d:
S01networking  S15mountnfs.sh   S99stop-bootlogd
S10dropbear    S99rmnologin.sh  S99testldsw

../rc4.d:
S01networking  S15mountnfs.sh   S99stop-bootlogd
S10dropbear    S99rmnologin.sh  S99testldsw

../rc5.d:
S01networking  S15mountnfs.sh   S99stop-bootlogd
S10dropbear    S99rmnologin.sh  S99testldsw

../rc6.d:
K10dropbear    S20sendsigs     S30urandom       S40umountfs
K80networking  S25save-rtc.sh  S31umountnfs.sh  S90reboot

../rcS.d:
S02banner.sh     S06checkroot.sh              S38devpts.sh
S02sysfs.sh      S07bootlogd                  S38dmesg.sh
S03mdev          S10flashdev                  S39hostname.sh
S03mountall.sh   S29read-only-rootfs-hook.sh  S55bootmisc.sh
S05modutils.sh   S30urandom                   S65inetd.busybox
S06alignment.sh  S37populate-volatile.sh      S99run-postinsts

環境をビルドし、起動イメージを作成する。

izumi@rsl:~/plzybotr/build/linux/rootfs/targetroot/etc/init.d$ cd /home/izumi/plzybotr
izumi@rsl:~/plzybotr$ petalinux-build
	:

izumi@rsl:~/plzybotr$ petalinux-package --force --boot \
	--fsbl /home/izumi/zynqpwm/zynqpwm.sdk/fsbl/Debug/fsbl.elf \
	--fpga /home/izumi/zynqpwm/zynqpwm.sdk/ZYBO_top_hw_platform_0/ZYBO_top.bit \
	--uboot
	:

images/linux/BOOT.BIN, images/linux/image.ub を micro SD card にコピーする。
作成した micro SD card で Zybot-R を起動し、自動で発光ダイオードの点滅デモが走ることを確認する。

問題

（応用）起動したら次の動作をするように設計せよ。
- LEDで起動状態と起動完了を示す。
- BTN0を押すまで待つ。
- ８の字走行するように車輪を制御する。
- カメラは進行方向を向く。
- ３回まわったら終了する。

その他

【参考】 Zybot-R の micro SD に scp

micro SD を mount し起動ファイルを scp すると、挿抜の手間が省ける。

root@plzybotr:~# mkdir /mnt/boot
root@plzybotr:~# mount /dev/mmcblk0p1 /mnt/boot
root@plzybotr:~# ls /mnt/boot
BOOT.BIN  image.ub
root@plzybotr:~# scp izumi@192.168.1.8:/home/izumi/plzybotr/images/linux/BOOT.BIN /mnt/boot/
izumi@192.168.1.8's password:
BOOT.BIN                                      100% 2473KB   2.4MB/s   00:00
root@plzybotr:~# scp izumi@192.168.1.8:/home/izumi/plzybotr/images/linux/image.ub /mnt/boot/
izumi@192.168.1.8's password:
image.ub                                      100% 6449KB   6.3MB/s   00:01
root@plzybotr:~# sync
root@plzybotr:~# shutdown -r now

【参考】 QSPI flash からのブート

petalinux-config を実行し [Subsystem AUTO Hardware Settings]、 [Advanced bootable images storage Settings]、でブートファイル、ブートイメージの格納先を primary flash にする

ROM image の設定ファイル qspiboot.bif を作成する。 SDK で作成した First Stage Boot Loader (fsbl.elf)、 Vivado で作成したPL構成情報 (ZYBO_top.bit)、 PetaLinux で作成したブートローダ (u-boot.elf)、 PetaLinux で作成したブートイメージ (image.ub) を指定する。

qspiboot.bif
the_ROM_image: { [bootloader] /home/izumi/zynqpwm/zynqpwm.sdk/fsbl/Debug/fsbl.elf /home/izumi/zynqpwm/zynqpwm.runs/impl_1/ZYBO_top.bit ./images/linux/u-boot.elf ./images/linux/image.ub }

ROM image ファイル qspiboot.bin を作成する

$ bootgen -image qspiboot.bif -o qspiboot.bin -w -log info
	:

[INFO]   : After Link
           -- Dump of Binary Image ----
           00000000 Len: 000008a0 Res: 00000000 "BootHeader"
           000008c0 Len: 00000040 Res: 00000000 "ImageHeaderTable"
           00000900 Len: 00000020 Res: 00000000 "ImageHeader fsbl.elf"
           00000940 Len: 00000024 Res: 00000000 "ImageHeader ZYBO_top.bit"
           00000980 Len: 00000020 Res: 00000000 "ImageHeader u-boot.elf"
           000009c0 Len: 00000020 Res: 000002c0 "ImageHeader image.ub"
           00000c80 Len: 00000040 Res: 00000000 "PartitionHeader fsbl.elf.0"
           00000cc0 Len: 00000040 Res: 00000000 "PartitionHeader ZYBO_top.bit.0"
           00000d00 Len: 00000040 Res: 00000000 "PartitionHeader u-boot.elf.0"
           00000d40 Len: 00000040 Res: 00000000 "PartitionHeader image.ub.0"
           00000d80 Len: 00000040 Res: 00000980 "PartitionHeader Null"
           00001700 Len: 0001800c Res: 00000000 "fsbl.elf.0"
           00019740 Len: 001fcba0 Res: 00000000 "ZYBO_top.bit.0"
           00216300 Len: 00054278 Res: 00000000 "u-boot.elf.0"
           0026a580 Len: 007bbf94 Res: 00000000 "image.ub.0"
           -- End of Dump

QSPI Flashをプログラムする。 PROT UART経由, Xilinx SDK あるいはコマンドラインから。

$ program_flash -f qspiboot.bin -offset 0 -flash_type qspi_single -cable type xilinx_tcf url TCP:127.0.0.1:3121

電源を落として起動モード JP5 を QSPI にして起動する。既に QSPI モードなら PS-SRST する。

シリアルコンソールに起動メッセージが現れる。

U-Boot 2015.07 (Oct 10 2016 - 21:41:17 +0900)

DRAM:  ECC disabled 512 MiB
MMC:   zynq_sdhci: 0
SF: Detected S25FL128S_64K with page size 256 Bytes, erase size 64 KiB, total 16 MiB
*** Warning - bad CRC, using default environment

In:    serial
Out:   serial
Err:   serial
Net:   Gem.e000b000
U-BOOT for plzybotr

Gem.e000b000 Waiting for PHY auto negotiation to complete......... TIMEOUT !
Gem.e000b000: No link.
Hit any key to stop autoboot:  0
SF: Detected S25FL128S_64K with page size 256 Bytes, erase size 64 KiB, total 16 MiB
device 0 offset 0x520000, size 0xa80000
SF: 11010048 bytes @ 0x520000 Read: OK
Wrong Image Format for bootm command
ERROR: can't get kernel image!
U-Boot-PetaLinux>

ブートローダは 0x520000番地から0xa80000バイトの位置にブートイメージがあると仮定している。先に生成したブートイメージは0x0026a580番地から0x007bbf94バイトにあるので、ブートに失敗する。アドレスを指定して読み込み、起動してみる。

U-Boot-PetaLinux> echo $netstart
0x01000000
U-Boot-PetaLinux> sf read $netstart 26a580 7bbf94
device 0 offset 0x26a580, size 0x7bbf94
SF: 8109972 bytes @ 0x26a580 Read: OK
U-Boot-PetaLinux> bootm $netstart
## Loading kernel from FIT Image at 01000000 ...

	:

Built with PetaLinux v2015.4 (Yocto 1.8) plzybotr /dev/ttyPS0
plzybotr login:

起動を確認する。

ここでは、ブートローダの想定するアドレスにブートイメージを置くことにする。 ROM image の設定ファイル qspiboot.bif を修正する

qspiboot.bif
the_ROM_image: { [bootloader] /home/izumi/zynqpwm/zynqpwm.sdk/fsbl/Debug/fsbl.elf /home/izumi/zynqpwm/zynqpwm.runs/impl_1/ZYBO_top.bit ./images/linux/u-boot.elf [offset = 0x520000, reserve = 0xa80000]./images/linux/image.ub }

qspiboot.bif

the_ROM_image:
{
	[bootloader] /home/izumi/zynqpwm/zynqpwm.sdk/fsbl/Debug/fsbl.elf
	/home/izumi/zynqpwm/zynqpwm.runs/impl_1/ZYBO_top.bit
	./images/linux/u-boot.elf
	[offset = 0x520000, reserve = 0xa80000]./images/linux/image.ub
}

ROM image ファイル qspiboot.bin を作成する

$ bootgen -image qspiboot.bif -o qspiboot.bin -w -log info
	:

[INFO]   : After Link
           -- Dump of Binary Image ----
           00000000 Len: 000008a0 Res: 00000000 "BootHeader"
           000008c0 Len: 00000040 Res: 00000000 "ImageHeaderTable"
           00000900 Len: 00000020 Res: 00000000 "ImageHeader fsbl.elf"
           00000940 Len: 00000024 Res: 00000000 "ImageHeader ZYBO_top.bit"
           00000980 Len: 00000020 Res: 00000000 "ImageHeader u-boot.elf"
           000009c0 Len: 00000020 Res: 000002c0 "ImageHeader image.ub"
           00000c80 Len: 00000040 Res: 00000000 "PartitionHeader fsbl.elf.0"
           00000cc0 Len: 00000040 Res: 00000000 "PartitionHeader ZYBO_top.bit.0"
           00000d00 Len: 00000040 Res: 00000000 "PartitionHeader u-boot.elf.0"
           00000d40 Len: 00000040 Res: 00000000 "PartitionHeader image.ub.0"
           00000d80 Len: 00000040 Res: 00000980 "PartitionHeader Null"
           00001700 Len: 0001800c Res: 00000000 "fsbl.elf.0"
           00019740 Len: 001fcba0 Res: 00000000 "ZYBO_top.bit.0"
           00216300 Len: 00054278 Res: 00000000 "u-boot.elf.0"
           00520000 Len: 007bbf94 Res: 00a80000 "image.ub.0"
           -- End of Dump

QSPI Flashをプログラムする。

$ program_flash -f qspiboot.bin -offset 0 -flash_type qspi_single -cable type xilinx_tcf url TCP:127.0.0.1:3121

ZYBOを再起動する。起動を確認する。

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