0 写在前面

       这是一个系列博客，详细介绍如何在 ZYNQ 与 ZYNQ MP 平台上如何移植 Linux 系统。目前网络上的大部分教程都是全程基于 Petalinux 的开发，虽然这样简化了开发流程，但对于初学者深入理解掌握 Linux 是不利的，所以，有了这个系列的博客，从几乎为 0 开始教大家怎么移植 Linux 系统。

       本人的软件与环境版本：

       Windows 的 Vivado 与 Vitis 版本：2020.2（前期学习 ZYNQ7020 跟随正点原子安装）；

       Ubuntu版本：18.04.2；

       虚拟机上的 Vivado、Vitis 与 Petalinux 版本：2020.1（前期学习 ZYNQ MP 跟随 Alinx 安装）。

1 ZYNQ 与设备树

       ZYNQ 本身是 FPGA + ARM 的异构处理器，设备树扮演着关键角色。它通过硬件描述与内核分离的机制，动态定义 CPU、内存、外设及 PL侧中的 IP 核资源，使同一内核镜像能够适配不同硬件配置，大幅提升系统移植的灵活性。设备树由 u-boot 传递给 Linux 内核，驱动据此自动匹配并初始化硬件，如 UART、GPIO 或自定义的 AXI IP 核，避免了传统嵌入式开发中的硬编码问题。此外，设备树支持运行时叠加，适应 FPGA 动态重配置场景，是实现 ZYNQ 硬件可扩展性与 Linux 驱动高效管理的重要桥梁。

2 获取设备树

       从零编写设备树，是 Xilinx 等器件厂商该做的事情，那我们怎么获取设备树呢？简单来说，就是使用 Xilinx 的模版。具体而言，有两种获取的方法，一是通过 Vitis 获得，二是通过 Petalinux 获得。但在此之前还是需要先从 Vivado 中导出硬件描述性文件（.xsa）。

2.1 Vivado导出 .xsa

       只要使用 ZYNQ 的 PS 侧，就需要在 Block Design 中对 ZYNQ 核的相关功能进行配置：

       添加 ZYNQ 核：

这里需要注意的是 ZYNQ-7000 系列与 ZYNQ-MPSoC 系列的 IP 核是不一样的，不过一般也不会选错，因为在创建 Vivado 工程时需要选定器件型号，选好后，这里就只能搜索到对应的 IP 核了。

       而 ZYNQ核的配置部分根据自己的情况进行配置，自己设计的硬件需要参考硬件原理图与手册，如果是开发板可以参考对应的例程。

       之后就按照 FPGA 的开发流程，在 Block Design 中根据需要（是否有逻辑侧）选择添加其它 IP 或在外面直接加 verilog/VHDL 等代码，生成输出文件，然后经过综合、实现、生成比特流。

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       而接下的步骤就比较关键了，我们需要从 Vivado 中输出 .xsa（硬件描述性文件）。

       依次选择 File --> Export --> Export Hardware…

​       点击 Next 至以下界面，这里需要注意默认是 Pre-synthesis ，我们需要把它修改至 Include bitstream。

​       后面可以一直选择 Next ，默认输出路径不需要修改，如果曾经生成过，会提示是否要覆盖，选择是即可。默认是导出到 Vivado 工程目录下。

       这个 .xsa 文件，我们后续要用到，可以先备份到一个地方。

2.2 Vitis 获取设备树

       使用 Vitis 获取设备树，需要先获取官方的设备树模板，这部分在这个系列上一部分介绍过了，有需要的可以去看看。

       先正常加载一个 Vitis 工程工作空间，指定路径（不着急创建工程！！！）：

       先把我们前面下载的设备树模板进行配置：

       点击右侧的 New.. ：

       定位到解压出的模版文件所在位置：

       依次点击下面的 Apply 与 Apply and Close：

       接着创建一个平台工程（Platform Project）：

​       后续按 Vitis 正常创建工程的步骤进行，定一个工程名，我这里定为 linux_base，之后在选择 .xsa 的时候选择我们前面从 Vivado 中导出的 .xsa（我的习惯是会把这个xsa拷贝到Vitis的工程目录下）。然后在操作系统部分改为设备树，其它的默认即可，然后 Finish。

       在生成的工程右键进行编译（build）：

​       Viits 编译生成的设备树所在位置如下：

vitis工程目录/工程名/生成的处理器/device_tree_domain\bsp

​       其中 zynqmp.dts 和 zynqmp-clk-ccf.dtsi 是 ZYNQ 通用的设备树文件，后续在 Linux 内核源码等相关路径也会出现，不需要进行替换，只需要单独把其它4个设备树文件先备份出来。

       如果后续的系统移植完全不使用 Petalinux，还需要备份一下以下的输出文件：

​       它们所在位置如下：

fsbl.elf:  vitis工程目录/工程名/export\工程名\sw\工程名\boot
pmufw.elf:  vitis工程目录/工程名/export\工程名\sw\工程名\boot
xxx.bit:  vitis工程目录/工程名/hw

2.3 Petalinux 获取设备树

       使用 Petalinux 的话，设备树包含两部分，一是从 .xsa 获取的设备树（其实就是和Vitis获取的一样），另一部分是用户自定义的追加设备树。

2.3.1 从 .xsa 获取的设备树

       在创建好 Petalinu 工程后，需要先获取设备描述文件（.xsa）：

petalinux-config --get-hw-description xsa路径

       执行完命名后，进入以下图形化配置界面，此时需要先进行一些配置，与设备树相关的就是指定官方的设备树模板包路径。

       按以下路径进入：

-->Auto Config Settings --> Device tree autoconfig

       勾选上设备树的自动配置。

       在完成 Petalinux 的基本配置后（如包含离线编译，镜像，内核源码与 u-boot 包的路径指定等），编译工程：

petalinux-build

       编译完成后就能在以下路径找到从 .xsa 获取的设备树：

petalinux工程目录/components/plnx_workspace/device-tree/device-tree

       感兴趣的话可以进去查看以下，与 Vitis 生成的内容基本一致。

2.3.2 用户自定义的追加设备树

       如果是使用 Petalinux 进行 linux 开发，一般会对以下目录的设备树进行修改：

petalinux/project-spec/meta-user/recipes-bsp/device-tree/files

       如果是不使用 Petalinux 来移植 Linux 系统，同样也需要把这个 system-user.dtsi 进行备份，放到内核对象位置。

3 获取文件总结

       通过本篇内容，我们获取了后续 u-boot、Linux内核源码等需要使用的设备树。它们一般包含以下 4 个文件（除去 ZYNQ 通用的 2 个设备树 zynqmp.dts 和 zynqmp-clk-ccf.dtsi）

1，pcw.dtsi：PS 部分的配置，如 UART、I2C、SPI；

2，pl.dtsi：PL 部分的配置，如AXI GPIO、AXI DMA；

3，system.dts：完整设备树主干文件；

4，system-top.dts：顶层设备树文件

       其中关于 PL 和 PS 侧配置的设备树文件都不建议自行修改，需要修改也要谨慎起见。

       如果是使用 Petalinux，还可能涉及到用户设备树：

5，system-user.dtsi

6，pl-custom.dtsi

       如果后续的系统移植完全不使用 Petalinux，还可以从 Vitis 获取：

1，fsbl.elf ： ZYNQ启动（全称叫First Stage Boot Loader）所需要的文件；

2，pmufw.elf ：ZYNQ用来进行包括系统初始化，电源管理和错误处理等功能的小型处理器执行代码；

3，xxx.bit ：就是 FPGA 开发中常用到的比特文件。