ZYNQ的开发流程

买了一块ZYNQ 开发板Z7-NANO，开始了ZYNQ开发的苦难之旅。尽管按照厂商提供的开箱检查指南，将image 拷贝到sd卡上插入板上后板子工作起来了。但是如何开发应用软件呢？这一步要比平常的SOC麻烦了许多。

安装软件

网络上有许多的文章介绍应用软件的开发，但是大多数使用的是旧版本的vivado和SDK 软件。开发板提供的文档和软件也大多是基于旧版软件的，但是官网上已经使用的软件是vivado和vitis了，前者开发硬件，后者开发软件。

下载软件使用 Xilinx Unified Installer 2021.2。通过它下载vivado和vitis。安装软件需要足够的磁盘空间和耐心。vitis 软件包大约有60个G左右。vitis 中包括了vivado 软件。只需要下载vitis就可以了，不必单独地下载vivado。

vivado用来开发硬件，vitis 开发软件，相当于原来的SDK。

由于手头没有大硬盘空间的ubuntu Linux 电脑，又不想去做VM。先安装在windows10 的笔记本上了。网络上建议安装在ubuntu 上。

ZYNQ 的开发流程

ZYNQ 的开发要比其它的SOC开发复杂的多。大至的流程包括：

img

ZYNQ的开发包括

1 硬件逻辑设计

硬件工程师设计逻辑并将软件开发所需的信息从Vivado导出到 XSA 存档文件。

2 构建软件平台

平台（platform）

平台是硬件组件 (XSA) 和软件组件（域/BSP、FSBL 等引导组件等）的组合。

领域（domain）

一个平台上可以建立多个领域。领域是一个板级支持包 (BSP) 或操作系统 (OS)，其中包含用于构建应用程序的软件驱动程序集合。例如LinuxDomain。可以创建多个应用程序以在域上运行。领域与平台中的单个处理器或同构处理器集群。比如在一个核上运行Linux，或者在两个核的集群上运行Linux。

建立领域的基础是支持包和操作系统。Zynq 的Linux 称为PetaLinux。PetaLinux 的裁剪需要使用Petalinux 构建工具。

Petalinux是Xilinx公司推出的嵌入式Linux开发套件，包括了Linux Kernel、u-boot、device-tree、rootfs等源码、库，以及Yocto recipes，可以让客户很方便的生成、配置、编译及自定义。Petalinux支持Zynq UltraScale+ MPSoC、Zynq-7000全可编程SoC，以及MicroBlaze，可与Xilinx硬件设计工具Vivado协同工作，大大简化了Linux系统的开发工作。

在vitis 软件中，包含Xilinx开发的多个开发板的硬件xsa。并且能够建立相应的LinuxDomain。

3 应用程序开发

软件开发人员基于平台和领域创建应用程序。

在已有的平台上开发应用程序

网络上有许多ZYNQ 应用程序开发的文档和教程，但是它们大多数使用的2018 年前的vivado 和SDK 的。几乎没有使用vitis 开发。而国内的ZYNQ开发板目前还没有提供支持vitis 平台的软件包。

网络上关于ZYNQ 开发的介绍文章都比较复杂，大多数从vivado 硬件设计开始，再谈petaLinux，再谈到vitis 的使用。

其实没有那么复杂。 最方便地方法就是在vitis 软件中支持xilinx 开发板的platefrom 构建应用程序，这些开发板包括：

zc702  基于Zynq XC7Z020-1CLG484C。

zc706  基于XC7Z045，PCI插卡结构

zcu102  Zynq? UltraScale+? MPSoC ，四核 ARM? Cortex?-A53、双核 Cortex-R5F 实时处理器以及一款 Mali?-400 MP2 图像处理单元。

zcu106 基于Zynq UltraScale+MPSoC。

zedBoard  基于Zynq-7000 SoC XC7Z020-CLG484-1。由安富利公司开发的低成本开发板。

开发的过程

vitis –New->Create Application Project

点击Next。

选择zc702 平台，点击Next。

填入Application Project Nam。例如LinuxApp4

Z7020 系列ZYNQ 是双核cortex-A9 .

领域可以建立在单核上也可以建立在双核上，也可以是一个为linux，一个为freeRTOS 上。非常灵活，在这里我们选择ps7_cortexa9_SMP。双核linux。

按Next

img

在这一步我以为要填入红框内的内容，下载了 common image，并且生成了Sysroot

xilinx-zynqmp-common-v2021.2

导入到项目中，结果发现编译通不过，缺少-lstdC++，等等问题。后来发现，z702 平台包中已经包含了Sysroot 的SDK内容。不需要填入任何东西就可以编译成功。

按Next

选择Linux Hello World！

生成了一个简单的hello world c程序

 

#include 



int main(){



printf("Hello world
");



}

 

选择 Project-> Build Project .经过很长的一段时间。终于编译成功了。但是没法形成SD image。

copy 到我的Z7_Nano 开发板的SD Card 上。插入到目标板，运行Linux。输入

 

$>mkdir  sdcard



$>mount /dev/mmcblk0 sdcard



$>cd sdcard



$>./main.elf



Hello world!



$>

 

为了测试其它库的调用，编写了一个UDP Client 程序，同样编译成功了

 

// Client side implementation of UDP client-server model



#include 



#include 



#include 



#include 



#include 



#include 



#include 



#include 



 



#define PORT  8080



#define MAXLINE 1024



 



// Driver code



int main() {



 int sockfd;



 char buffer[MAXLINE];



 char *hello = "Hello from client";



 struct sockaddr_in  servaddr;



 



 // Creating socket file descriptor



 if ( (sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) < 0 ) {



  perror("socket creation failed");



  exit(EXIT_FAILURE);



 }



 



 memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));



 



 // Filling server information



 servaddr.sin_family = AF_INET;



 servaddr.sin_port = htons(PORT);



 servaddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;



 



 int n, len;



 



 sendto(sockfd, (const char *)hello, strlen(hello),



  MSG_CONFIRM, (const struct sockaddr *) &servaddr,



   sizeof(servaddr));



 printf("Hello message sent.
");



 



 n = recvfrom(sockfd, (char *)buffer, MAXLINE,MSG_WAITALL, (struct sockaddr *) &servaddr,(socklen_t *)&len);



 buffer[n] = '�';



 printf("Server : %s
", buffer);



 



 close(sockfd);



 return 0;



}

 

为了测试C++ 程序，编写了

 

#include 



using namespace std;



class hello {



public:



 void SayHello();



};



void hello::SayHello()



{



 cout <<"Hello world"<

	 

	也通过了编译。

	结束语

	ZYNQ 要比普通的SOC 芯片复杂很多，国产开发板的技术支持相对滞后。给初学者带来不小的困难。

	


	审核编辑：刘清