Cómo portar PetaLinux a Xilinx FPGA
Los usuarios pueden instalar fácilmente este sistema operativo altamente robusto en la plataforma FPGA de destino para usarlo en proyectos de diseño integrado.
Desde sus humildes comienzos como lógica adhesiva, FPGA ha recorrido un largo camino. La capacidad lógica y la flexibilidad de los FPGA actuales los han llevado al centro del diseño integrado. Actualmente, se puede implementar un sistema completo en un único chip programable. Esta arquitectura facilita el codiseño de software y hardware e integra aplicaciones de software y hardware.
Este tipo de diseños integrados basados en FPGA requieren sistemas operativos robustos. PetaLinux nació y se ha convertido en el objeto favorito de muchos diseñadores integrados. Se proporciona como código abierto y admite una variedad de arquitecturas de procesadores, incluidos los procesadores Xilinx MicroBlaze?
¿CPU y ARM? Para portar PetaLinux a una FPGA específica, el código fuente del kernel, el gestor de arranque, el árbol de dispositivos y el sistema de archivos raíz deben personalizarse, configurarse y construirse para la plataforma de destino.
Para un proyecto de diseño en PES University y C-DOT, nuestro equipo de I+D se preparó para migrar PetaLinux y ejecutar varios usuarios de PetaLinux en la placa de evaluación Xilinx KC705 utilizando la aplicación FPGA Kintex®-7 XC7K325T. Todo el proceso resultó bastante conveniente.
Razón para elegir PetaLinux
Antes de entrar en detalles sobre cómo hacerlo, es necesario tomarse un momento para explorar las opciones de sistema operativo disponibles para sistemas embebidos basados en FPGA. PetaLinux es el sistema operativo más utilizado en FPGA, junto con μClinux
y Xilkernel. μClinux es una distribución de Linux, un sistema operativo Linux portátil que contiene un pequeño kernel de Linux y es adecuado para procesadores sin unidad de administración de memoria (MMU) [1]. μClinux viene con varias bibliotecas, aplicaciones y cadenas de herramientas. Xilkernel en sí es un kernel modular, pequeño y altamente robusto que puede proporcionar un rendimiento personalizado superior a μClinux
, lo que ayuda a los usuarios a optimizar el tamaño y la funcionalidad de su diseño personalizando el kernel [2].
Al mismo tiempo, PetaLinux también es un entorno completo de desarrollo y distribución de Linux, adecuado para el diseño de sistema en chip (SoC) basado en FPGA. PetaLinux incluye imágenes binarias de arranque preconfiguradas, Linux totalmente personalizable para dispositivos Xilinx
y el kit de desarrollo de software (SDK) PetaLinux[3] que lo acompaña. El SDK incluye herramientas y utilidades para automatizar tareas complejas en los procesos de configuración, compilación e implementación. Xilinx proporciona kits de desarrollo de PetaLinux descargables, que incluyen proyectos de referencia de hardware diseñados para varios kits de desarrollo Xilinx FGPA. También se incluyen utilidades de configuración principales para FPGA Xilinx, herramientas de software como compiladores cruzados, herramientas de creación de diseño de hardware y una serie de otras funciones de asistencia para el diseño.
Se informa que el rendimiento de Xilkernel es mejor que μClinux[4], y el rendimiento de PetaLinux es mejor que Xilkernel
[5]. Por esta razón, y especialmente por los paquetes ya disponibles para nuestra placa de destino Xilinx, elegimos PetaLinux para nuestro proyecto. Otra gran ventaja de portar PetaLinux es que los usuarios pueden implementar fácilmente la programación remota. Esto significa que los usuarios pueden usar el acceso remoto para cargar la placa de destino FPGA usando un nuevo archivo de configuración (o archivo de flujo de bits) a través del inicio de sesión remoto.
Hay dos formas de crear una plataforma de software para construir sistemas PetaLinux: usando los comandos de PetaLinux en una terminal Linux o usando la GUI a través de menús desplegables.
Inicie la instalación
La siguiente es una introducción detallada de cómo nuestro equipo de proyecto instaló PetaLinux. Como primer paso, descargamos el paquete PetaLinux versión 12.12 y el Board Support Package (BSP) para la placa de destino Kintex-7.
Luego ejecutó el programa de instalación del SDK de PetaLinux
y utilizó el siguiente comando en la consola para instalar el SDK en el directorio /opt/Petalinux-v12.12-final:
@ cd / opt
@ cd /opt/PetaLinux -v12.12-final-full.tar.gz
@ tar zxf PetaLinux-v12.12-final-full.tar.gz
Posteriormente, copiamos y copiamos la licencia SDK de PetaLinux obtenida del sitio web de Xilinx en las carpetas .xilinx y .Petalogix. A continuación, usamos el siguiente comando para obtener la configuración adecuada y configurar el entorno de trabajo del SDK:
@ cd /opt/PetaLinux-v12.12-final
@ fuente settings.sh
Para verificar si el entorno de trabajo está configurado correctamente, utilizamos el siguiente comando:
@ echo $PETALINUX
Si el entorno está configurado correctamente, se mostrará la ruta de instalación de PetaLinux. En este caso, la ruta de instalación de PetaLinux es /opt/PetaLinux-v12.12-final.