如何在FPGA服务器上成功安装Linux系统？

FPGA服务器安装Linux系统

在FPGA服务器上安装Linux系统是一项复杂但非常有意义的任务，尤其是对于那些希望在嵌入式系统中运行复杂应用的开发者而言，本文将详细介绍如何在FPGA服务器上安装Linux系统，包括前期准备、操作步骤以及相关问题与解答。

前言

FPGA（Field-Programmable Gate Array）结合了软件的可编程性和硬件的高性能，使其成为嵌入式系统开发的理想选择，通过在FPGA上移植Linux操作系统，开发者可以充分利用Linux的强大生态系统和网络功能，从而实现更高效的嵌入式系统开发。

一、搭载操作系统构架

1、SD卡启动：在SD卡中放置必要的文件，通过SD卡启动内核，Zynq系列的zedboard工程中，通常会在SD卡中放置以下文件：BOOT.bin、uImage（或zImage）、设备树dtb等。

2、FSBL（First Stage Boot Loader）：硬核处理器首先启动并配置FPGA，然后加载FSBL，FSBL接着加载U-Boot，最后由U-Boot加载Linux内核和设备树。

3、U-Boot：作为第二阶段引导加载程序，负责加载和启动Linux内核，U-Boot需要从TFTP服务器或其他存储介质中获取内核镜像。

二、准备工作

1、硬件环境

一台安装好Linux系统的主机（如CentOS 7.2）。

一块Zynq-7000系列的FPGA开发板（如米联客Miz7035）。

2、软件环境

Vivado开发环境（如2018.2版本）。

U-Boot、设备树、内核源码，可以从Xilinx官方GitHub仓库下载：

U-Boot: [https://github.com/Xilinx/u-boot-xlnx](https://github.com/Xilinx/u-boot-xlnx)

Kernel: [https://github.com/Xilinx/linux-xlnx](https://github.com/Xilinx/linux-xlnx)

Device Tree: [https://github.com/Xilinx/device-tree-xlnx](https://github.com/Xilinx/device-tree-xlnx)

3、根文件系统

Debian是一个推荐的Linux发行版，其底层稳定且资源占用小，下载地址：[https://pan.baidu.com/s/1eHmjGd-dTtgnITjG2D3CYA](https://pan.baidu.com/s/1eHmjGd-dTtgnITjG2D3CYA)

三、操作步骤

1、设置交叉编译环境

   source /opt/Xilinx/SDK/2018.2/settings64.sh

或者将该文件中的内容复制到~/.bashrc，以便每次打开新终端时自动更新环境变量。

2、u-boot编译

进入u-boot文件夹，执行以下命令：

   make distclean
   make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihfzynq_mz7x_defconfig
   make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihftools
   make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf

最后将生成的u-boot文件拷贝出来。

3、内核编译

   export PATH=${YOUR_UBOOT_DIR}/tools:$PATH
   make distclean
   make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihfxilinx_mz7x_defconfig
   make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihfprepare scripts
   make ARCH=arm CROSS_compile=arm-linux-gnueabihfUIMAGE_LOADADDR=0x8000 uImage

将生成的uImage文件拷贝出来。

4、设备树编译

   cd kernel/scripts/dtc
   ./dtc -I dts -O dtb -o devicetree.dtb /FPGA工程目录/SDK目录/device_tree_bsp_0/system-top.dts

5、编译并安装内核模块，更新文件系统

如果需要重新编译或更新文件系统，可以执行以下命令：

   make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihfmodules
   make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihfmodules_install INSTALL_MOD_PATH=../rootfs
   tar -cvzf rootfs.tar.gz rootfs

6、生成启动镜像文件

制作启动镜像需要三个文件：fsbl.elf、system.bit和u-boot.elf，在SDK工具中生成fsbl的方法如下：

   # 使用SDK工具生成fsbl的方法请自行查阅相关文档
   create boot image with fsbl.elf path, Create Image, then generate BOOT.bin

7、设置UBOOT环境变量

新建一个uEnv.txt文件，输入以下内容：

   optargs=console=tty0 consoleblank=0 vt.global_cursor_default=0

8、制作SD卡

使用系统自带的磁盘工具格式化SD卡，创建两个分区：一个100M FAT格式，命名为UBOO；另一个为ext4格式，用于存放根文件系统，将BOOT.bin、设备树和内核镜像拷贝到相应的分区中。

9、烧写SD卡

使用dd命令将SD卡烧写到开发板上：

   dd if=/dev/mmcblk0 of=/path/to/your/sdcard.img

四、常见问题与解答

1、Q1：如何确定u-boot、内核和设备树的版本兼容性？

A1：确保从同一个项目或官方仓库下载对应版本的u-boot、内核和设备树，以保证兼容性。

2、Q2：如果在编译过程中出现错误怎么办？

A2：检查错误信息，通常是由于路径设置不正确或依赖包缺失，可以参考官方文档或社区论坛寻求帮助。

3、Q3：如何验证系统是否成功启动？

A3：可以通过串口或网络登录到开发板，使用常见的Linux命令（如ls、cd等）测试系统功能是否正常。

五、上文归纳

通过以上步骤，开发者可以在FPGA服务器上成功安装Linux系统，并实现PS端和PL端的通信，这一过程不仅提高了开发者的技能水平，还为后续的嵌入式系统开发打下了坚实的基础，希望本文能为有需要的开发者提供有价值的指导。

小伙伴们，上文介绍了“FPGA服务器安装linux系统”的内容，你了解清楚吗？希望对你有所帮助，任何问题可以给我留言，让我们下期再见吧。