Zybo board 開發(fā)記錄: 使用Yocto建立系統(tǒng) - 全文

本文轉(zhuǎn)載自：coldnew's blog

在 zybo board 開發(fā)記錄: 執(zhí)行 Linux 操作系統(tǒng) 一文中，我們提到了如何自行編譯 u-boot、Linux kernel、busybox 來讓 Zybo Board 可以開機(jī)進(jìn)到 SD 卡上的 Linux 系統(tǒng)。這一次，我們要來談?wù)勗鯓邮褂?nbsp;Yocto Project來建立 Zybo board 的 Linux 系統(tǒng)。

Yocto Project 是近年來各大 SoC 商以及開發(fā)板商皆參與的 Linux 系統(tǒng)構(gòu)件工具，透過 Yocto Project 的協(xié)助，使用者可以針對(duì)自己的需求構(gòu)件想要的映像檔(image)或是 Root File System，和 Yocto 類似功能的工具則是buildroot 。

本文將以 Zybo Board 作為目標(biāo)開發(fā)板，示范如何使用 Yocto 來構(gòu)件他的系統(tǒng)。

預(yù)先準(zhǔn)備

根據(jù)你使用的 Linux 發(fā)行板的不同，你需要安裝一些套件，這邊列出一些發(fā)行板的信息，詳細(xì)請(qǐng)參考 

Debian/Ubuntu
coldnew@debian ~ $ sudo apt-get install gawk wget git-core diffstat unzip texinfo gcc-multilib build-essential chrpath socat

Fedora
coldnew@fedora ~ $ sudo dnf install gawk make wget tar bzip2 gzip python unzip perl patch diffutils diffstat git cpp gcc gcc-c++ glibc-devel texinfo chrpath ccache perl-Data-Dumper perl-Text-ParseWords perl-Thread-Queue socat findutils which

Gentoo
coldnew@gentoo ~ $ emerge -v dev-vcs/git dev-util/diffstat app-arch/unzip sys-apps/texinfo app-admin/chrpath media-libs/libsdl2 sys-apps/iproute2 x11-terms/xterm net-nds/rpcbind

如果你和我一樣，使用 Gentoo Linux 的話，在 Gentoo Linux 下要確認(rèn)你使用的是 Python 2.7
coldnew@gentoo ~ $ eselect python set python2.7

eselect python list
Available Python interpreters:
[1] python2.7 *
[2] python3.2
[3] python3.3

python
Python 2.7.5 (default, Oct 19 2013, 22:52:27)

格式化 MicroSD 卡
在這次的開發(fā)中，我們要設(shè)定 MicroSD 卡片成兩個(gè)分區(qū)，第一個(gè)是 fat32 格式，第二個(gè)則使用 ext4 格式，若不會(huì)使用 fdisk 命令的話，可以透過 gparted 來進(jìn)行格式化，以下是我格式化卡片的范例 (8GB 卡片)。

下載 Poky

在開始用 Yocto Project 之前，我們需要下載 Poky, Poky 是 Yocto 的構(gòu)件系統(tǒng)，基本上我們會(huì)用到的東西都會(huì)在 poky 文件夾內(nèi)

注意到我們這邊切換到 krogoth 這個(gè)分支，Yocto 里面不同的分之(branch) 代表了不同版本。
coldnew@gentoo ~ $ git clone git://git.yoctoproject.org/poky -b krogoth

好了后，進(jìn)入到 poky 文件夾
coldnew@gentoo ~/poky $ cd poky

下載 meta-xilinx
Yocto 對(duì)于不同的 SoC 廠商，會(huì)有提供不同的 layer 來對(duì)特定的開源程序加上合適的 patch，或是添加不同 SoC 廠各自需要的韌體(firmware)，以及各開發(fā)板特定的設(shè)定。在 Xilinx 平臺(tái)上，我們需要下載 meta-xilinx ，我們需要的 kernel 以及 Zybo board 的設(shè)定信息都在里面。

這邊一樣切換到 krogoth 這個(gè)分支(branch)
coldnew@gentoo ~/poky $ git clone git://github.com/Xilinx/meta-xilinx -b krogoth

切換到編譯用目錄
接下來，我們將透過 source 指令暫時(shí)修改當(dāng)前 shell 的環(huán)境變量，并切換到 build 文件夾
coldnew@gentoo ~/poky $ source oe-init-build-env build
You had no conf/local.conf file. This configuration file has therefore been
created for you with some default values. You may wish to edit it to, for
example, select a different MACHINE (target hardware). See conf/local.conf
for more information as common configuration options are commented.

You had no conf/bblayers.conf file. This configuration file has therefore been
created for you with some default values. To add additional metadata layers
into your configuration please add entries to conf/bblayers.conf.

The Yocto Project has extensive documentation about OE including a reference
manual which can be found at:

For more information about OpenEmbedded see their website:

###
Shell environment set up for builds. ###

You can now run 'bitbake '

Common targets are:
core-image-minimal
core-image-sato
meta-toolchain
meta-ide-support

You can also run generated qemu images with a command like 'runqemu qemux86'

默認(rèn)的目標(biāo)機(jī)器是 qemux86 因此我們需要修改一下，不過先看一下當(dāng)前目錄結(jié)構(gòu)
coldnew@gentoo ~/poky/build $ tree .
.
└── conf
├── bblayers.conf
├── local.conf
└── templateconf.cfg

1 directory, 3 files

我們首先要修改 conf/bblayers.conf ，在上面添加我們剛剛下載的 meta-xilinx ，修改完會(huì)像這樣
#
POKY_BBLAYERS_CONF_VERSION is increased each time build/conf/bblayers.conf
#
changes incompatibly
POKY_BBLAYERS_CONF_VERSION = "2"

BBPATH = "${TOPDIR}"
BBFILES ?= ""

BBLAYERS ?= " \
/home/coldnew/poky/meta \
/home/coldnew/poky/meta-poky \
/home/coldnew/poky/meta-yocto-bsp \
/home/coldnew/poky/meta-xilinx \
"

接下來，修改 conf/local.conf ，這份檔案可以用來設(shè)定要編譯的目標(biāo)機(jī)器，在這邊，我們將目標(biāo)機(jī)器改成zybo-linux-bd-zynq7
MACHINE ??= "zybo-linux-bd-zynq7"

都改好了后，就可以開始準(zhǔn)備編譯了
編譯 core-image-minimal

Yocto 下有許多預(yù)設(shè)的 image 可以進(jìn)行編譯，其中最基本的 image 就是 core-image-minimal 了，里面只會(huì)包含一些幾本的組件而已，我們可以透過他來確認(rèn)我們編譯出來的 rootfs 是否能用。
coldnew@gentoo ~/poky/build $ bitbake core-image-minimal
Parsing recipes: 100% |#######################################################################################################################| Time: 00:01:03
Parsing of 883 .bb files complete (0 cached, 883 parsed). 1313 targets, 71 skipped, 0 masked, 0 errors.
NOTE: Resolving any missing task queue dependencies

Build Configuration:
BB_VERSION = "1.30.0"
BUILD_SYS = "x86_64-linux"
NATIVELSBSTRING = "Gentoo-2.3"
TARGET_SYS = "arm-poky-linux-gnueabi"
MACHINE = "zybo-linux-bd-zynq7"
DISTRO = "poky"
DISTRO_VERSION = "2.1.1"
TUNE_FEATURES = "arm armv7a vfp thumb neon callconvention-hard cortexa9"
TARGET_FPU = "hard"
meta
meta-poky
meta-yocto-bsp = "krogoth:aad7166704021d82ad3a5ec468552f8f10360d41"
meta-xilinx = "krogoth:dcd1c218f943c3657b138cb05012c90c65f32a35"

NOTE: Fetching uninative binary shim from
NOTE: Preparing RunQueue
NOTE: Executing SetScene Tasks
NOTE: Executing RunQueue Tasks
Currently 4 running tasks (78 of 2127):
0: gcc-source-5.3.0-5.3.0-r0 do_unpack (pid 10582)
1: m4-native-1.4.17-r0 do_configure (pid 14097)
2: binutils-cross-arm-2.26-r0 do_unpack (pid 14533)
3: glibc-initial-2.23-r0 do_fetch (pid 15428)

接下來因?yàn)檫@是第一次編譯，Yocto 需要下載原始碼以及進(jìn)行編譯，會(huì)花很多時(shí)間，所以這時(shí)候可以去睡個(gè)覺或是看看書等它編譯完成，第二次編譯后會(huì)因?yàn)橛锌烊C(jī)制 (cache)，就不須要花這樣多的時(shí)間來進(jìn)行編譯啰~

編譯好了以后，我們切入到 tmp/deploy/images/zybo-linux-bd-zynq7/ 文件夾，里面有的就是我們需要的檔案
coldnew@gentoo ~/poky/build $
ls tmp/deploy/images/zybo-linux-bd-zynq7/
bitstream modules--4.4-xilinx+git0+89cc643aff-r0-zybo-linux-bd-zynq7-20160910030958.tgz
bitstream-+gitAUTOINC+63ca49fe02-r0.bit modules-zybo-linux-bd-zynq7.tgz
boot.bin README_-_DO_NOT_DELETE_FILES_IN_THIS_DIRECTORY.txt
boot.bin-zybo-linux-bd-zynq7 u-boot-dtb.img
boot.bin-zybo-linux-bd-zynq7-v2016.03+gitAUTOINC+df61a74e68-r0 u-boot.elf
core-image-minimal-zybo-linux-bd-zynq7-20160910030958.rootfs.cpio u-boot-zybo-linux-bd-zynq7.elf
core-image-minimal-zybo-linux-bd-zynq7-20160910030958.rootfs.cpio.gz.u-boot u-boot-zybo-linux-bd-zynq7.img
core-image-minimal-zybo-linux-bd-zynq7-20160910030958.rootfs.manifest u-boot-zybo-linux-bd-zynq7-v2016.03+gitAUTOINC+df61a74e68-r0.elf
core-image-minimal-zybo-linux-bd-zynq7-20160910030958.rootfs.tar.gz u-boot-zybo-linux-bd-zynq7-v2016.03+gitAUTOINC+df61a74e68-r0.img
core-image-minimal-zybo-linux-bd-zynq7.cpio uImage
core-image-minimal-zybo-linux-bd-zynq7.cpio.gz.u-boot uImage--4.4-xilinx+git0+89cc643aff-r0-zybo-linux-bd-zynq7-20160910030958.bin
core-image-minimal-zybo-linux-bd-zynq7.manifest uImage-zybo-linux-bd-zynq7.bin
core-image-minimal-zybo-linux-bd-zynq7.tar.gz zybo-linux-bd-zynq7.dtb
download.bit

我們將以下這些檔案復(fù)制到 SD 卡的第一個(gè)分區(qū)
bitstream boot.bin u-boot-dtb.img uImage zybo-linux-bd-zynq7.dtb

接下來，在 SD 卡的第一個(gè)分割區(qū) (fat32) 建立 uEnv.txt 檔案，用來告訴 u-boot 開機(jī)的方式
kernel_image=uImage
devicetree_image=zybo-linux-bd-zynq7.dtb
bootargs=root=/dev/mmcblk0p2 rw rootwait
uenvcmd=fatload mmc 0 0x3000000 ${kernel_image} && fatload mmc 0 0x2A00000 ${devicetree_image} && bootm 0x3000000 - 0x2A00000

好了后，將 core-image-minimal-zybo-linux-bd-zynq7.tar.gz 解壓縮到 SD 卡的第二個(gè)分割區(qū)
coldnew@gentoo /tmp/sdc2 $ sudo tar xvf ~/poky/build/tmp/deploy/images/zybo-linux-bd-zynq7/core-image-minimal-zybo-linux-bd-zynq7.tar.gz

如果你需要 kernel modules 的話，將 modules-zybo-linux-bd-zynq7.tgz 解壓到 SD 卡的第二個(gè)分割區(qū)
coldnew@gentoo /tmp/sdc2 $ sudo tar xvf ~/poky/build/tmp/deploy/images/zybo-linux-bd-zynq7/modules-zybo-linux-bd-zynq7.tgz

至此，我們 SD 卡開機(jī)的準(zhǔn)備已經(jīng)完成!!

測試開機(jī)與結(jié)果
是時(shí)候來測試結(jié)果了，要注意到你的 Zybo Board 的 JP5 要設(shè)定成下面這樣，這樣給電時(shí)，Zynq 才會(huì)讀取 SD 卡上面的 u-boot 并將比特流 (bitstream) 刻錄到 FPGA 中。

插入剛剛建立好的 SD 卡，并提供電源后，我們可以使用可以接收 UART 相關(guān)的程序，如 gtkterm、teraterm、screen、emacs 等，啟動(dòng)它并開啟 /dev/ttyUSB1 后，設(shè)定 baudrate 為 115200 ，就可以看到開機(jī)并進(jìn)入到 rootfs 啰。