電気回路/z-turn/基本事項 のバックアップ差分(No.2)

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[[公開メモ]]

#contents

* 通常の起動 [#z0e4b676]

- 付属の SD カードを Micro_SD ポートに挿す
- USB キーボードを USB_OTG ポートに挿す
- HDMI ケーブルでディスプレイと繋ぐ
- 電源コードを挿す

これで Linux が起動する

ただし、HDMI の IP が試用版なので、30分するとディスプレイの表示が消える

* USB ケーブルで起動 [#z04bbcd5]

- 付属の SD カードを Micro_SD ポートに挿す
- USB_UART ポートへ PC からの USB ケーブルを挿す
- PC に新しい COM ポートが増える
-- Silicon Labs CP210x USB to UART Bridge (COMx)
- この COM ポートをターミナルソフトで開く
-- ボーレート 115,200 baud
-- データ 8bit
-- パリティ none
-- ストップ 1bit
-- フロー制御 none
- リセットを押す
- 必要に応じて Ethernet ケーブルを繋ぐ

これで、ターミナルソフトから Linux のコンソールにアクセスできる

* 起動用 SD カードを新規作成する [#j9ee085d]

z-turn 上で Linux が立ち上がった状態では、

 LANG:console
 $ df
  Filesystem     1K-blocks    Used Available Use% Mounted on
  /dev/root        3546736 1466584   1880272  44% /
  none               77172     560     76612   1% /run
  none                5120       0      5120   0% /run/lock
  none              385856       8    385848   1% /run/shm
  /dev/mmcblk0p1    197676   28001    169676  15% /media/boot
 $ mount
  /dev/root on / type ext4 (rw)
  none on /proc type proc (rw,noexec,nosuid,nodev)
  none on /sys type sysfs (rw,noexec,nosuid,nodev)
  devpts on /dev/pts type devpts (rw,noexec,nosuid,gid=5,mode=0620)
  none on /run type tmpfs (rw,noexec,nosuid,size=10%,mode=0755)
  none on /run/lock type tmpfs (rw,noexec,nosuid,nodev,size=5242880)
  none on /run/shm type tmpfs (rw,nosuid,nodev)
  /dev/mmcblk0p1 on /media/boot type vfat (rw,nosuid,nodev,uid=0,gid=0,shortname=mixed,dmask=0077,utf8=1,showexec,flush,uhelper=udisks)
 $ ls /
  bin   dev  home  lost+found  mnt  proc  run   selinux  sys  usr
  boot  etc  lib   media       opt  root  sbin  srv      tmp  var
 $ ls /media/boot
  7z010-hdmi.bit  BOOT.bin                   uEnv-ramdisk.txt
  7z010-lcd.bit   System Volume Information  uEnv-ubuntu.txt
  7z010.bit       devicetree-7ic.dtb         uEnv.txt
  7z020-hdmi.bit  devicetree-hdmi-1080p.dtb  uImage
  7z020-lcd.bit   devicetree-hdmi-720p.dtb   uramdisk.image.gz
  7z020.bit       devicetree.dtb

のようになっていて、
- /media/boot にマウントされた /dev/mmcblk0p1
-- 起動用ファイルが入っており、FAT32 なので Windows からでも読める
- / にマウントされた /dev/root
-- Linux 用ファイルが入っており、ext4 なので Windows からは読めない

の2つが SD カードの2つのパーティション。

新しい SD カードにこの2つのパーティションを用意するのは 
Windows からだと難しいので、VirtualBox 内の Linux を使うと良い

http://marsee101.blog19.fc2.com/blog-entry-2818.html を参考に、

- 新しい SD カードを PC の SD カードリーダに挿す
- VirtualBox 上の Linux コンソールを開く
- VirtualBox のメニュー [デバイス]-[USB]-[Card Reader] にチェックを入れる
- lsblk で SD カードを見つける
- fdisk で2つパーティションを作る
- 一旦 [デバイス]-[USB]-[Card Reader] のチェックを消して、再度付ける
- mkfs でパーティションをフォーマットする
- mount でマウントする
- z-turn 付属の DVD を PC に挿入
- lsblk で DVD を見つける
- mount でマウントする
- /media/cdrom0/02-Images/Ubuntu/sd_partitions/ の中身を SD カードへ書き込む

 LANG:console
 $ lsblk
  NAME   MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
  sda      8:0    0   10G  0 disk
  ├─sda1   8:1    0  9.6G  0 part /
  ├─sda2   8:2    0    1K  0 part
  └─sda5   8:5    0  466M  0 part [SWAP]
  sdf      8:80   1  7.4G  0 disk
  sr0     11:0    1  2.3G  0 rom
 $ fdisk /dev/sdf
 $ sudo fdisk /dev/sdf
 $ lsblk
  NAME   MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
  sda      8:0    0   10G  0 disk
  ├─sda1   8:1    0  9.6G  0 part /
  ├─sda2   8:2    0    1K  0 part
  └─sda5   8:5    0  466M  0 part [SWAP]
  sdf      8:80   1  7.4G  0 disk
  ├─sdf1   8:81   1   64M  0 part
  └─sdf2   8:82   1  7.4G  0 part
  sr0     11:0    1  2.3G  0 rom
 $ sudo mkfs.msdos -n boot /dev/sdf1
 $ sudo mkfs.ext4 -L root /dev/sdf2
 $ sudo mkdir /mnt/sdcard1
 $ sudo mount /dev/sdf1 /mnt/sdcard1
 $ sudo mkdir /mnt/sdcard2
 $ sudo mount /dev/sdf2 /mnt/sdcard2
 $ mount /dev/sr0
 $ cd /mnt/sdcard1
 $ sudo tar fxz /media/cdrom0/02-Images/Ubuntu/sd_partitions/part0.tar.gz
 $ sudo mv part0/* .
 $ sudo rmdir part0
 $ cd /mnt/sdcard2
 $ sudo tar fxz /media/cdrom0/02-Images/Ubuntu/sd_partitions/part1.tar.gz
 $ sudo mv part1/* .
 $ sudo rmdir part1

* Zynq のブートローダを理解する [#v1a82ae1]

独自のロジックを PL 領域 (Programmable Logic) に読み込んで、
Linux 上のソフトから使える状態になるまでには、次のようなブートプロセスが走ることになる。

+ Processing System 内部にハードコードされた BootROM が SD カードの BOOT.bin から [bootloader] のついた領域を PS 内 RAM へロードして実行する
+ BOOT.bin には FSBL (First Stage Boot Loader) と呼ばれるプログラムに [bootloader] を付けて保存しておく。FSBL が *.bit ファイルを読み込むことで PS および PL 領域の初期化を行い、さらに第2ステージのブートローダを起動する。
+ 第2ステージのブートローダが Linux カーネルやデバイスツリーなどをロードして、Linux へ制御を移す
+ アプリケーションコードは Linux 上の実行ファイルとしておき Linux コマンドとして実行する

z-turn の起動メッセージを読むと、

始めに表示されるのは、

 LANG:console
 U-Boot 2013.10-svn7 (Apr 20 2015 - 20:49:24)
 
 Memory: ECC disabled
 DRAM:  1 GiB
 myir_board_init
 MMC:   zynq_sdhci: 0
 SF: Detected W25Q128BV with page size 256 Bytes, erase size 4 KiB, total 16 MiB
 *** Warning - bad CRC, using default environment
 
 In:    serial
 Out:   serial
 Err:   serial
 Net:   Gem.e000b000
 Hit any key to stop autoboot:  3

- U-Boot というプログラムが走っている
- 最後の行で Enter キーを押すと起動オプションを入力するためのコンソールが現れる
- print と打つと、環境変数の一覧を表示できる (http://marsee101.blog19.fc2.com/blog-entry-2927.html)

特に選択しない場合、

 LANG:console
 Device: zynq_sdhci
 Manufacturer ID: 3
 OEM: 5344
 Name: SU04G
 Tran Speed: 50000000
 Rd Block Len: 512
 SD version 3.0
 High Capacity: Yes
 Capacity: 3.7 GiB
 Bus Width: 4-bit
 reading uEnv.txt
 395 bytes read in 20 ms (18.6 KiB/s)
 Loaded environment from uEnv.txt
 Importing environment from SD ...

と続き、ここで uEnv.txt というファイルが読み込まれる。

uEnv.txt の中身は
 bootargs=console=ttyPS0,115200 root=/dev/mmcblk0p2 rw earlyprintk rootfstype=ext4 rootwait devtmpfs.mount=0
 load_image=fatload mmc 0 ${kernel_load_address} ${kernel_image} && fatload mmc 0 ${devicetree_load_address} ${devicetree_image}
 uenvcmd=run mmc_loadbit_fat && echo Copying Linux from SD to RAM... && mmcinfo &&  run load_image && bootm ${kernel_load_address} - ${devicetree_load_address}

ここに出てくる環境変数の値は、

 kernel_image=uImage
 kernel_load_address=0x2080000
 devicetree_image=devicetree.dtb
 devicetree_load_address=0x2000000

となっているみたい。

ということは、これらを書き換えれば好きな内容をロードできるはず。

で、起動メッセージの続きは、

 LANG:console
 Running uenvcmd ...
 Loading bitstream from SD/MMC/eMMC to RAM..
 ...
 reading 7z020.bit
 4045675 bytes read in 250 ms (15.4 MiB/s)
   design filename = "mys_xc7z020_trd;UserID=0XFFFFFFFF;Version=2014.4"
   part number = "7z020clg400"
   date = "2014/10/10"
   time = "14:37:26"
   bytes in bitstream = 4045564

となって、7z020.bit がこの段階で読み込まれる。

ということは、これを書き換えれば好きな内容をロードできるのかも。

さらにその後、

 LANG:console
 zynq_load: Align buffer at 10006f to 100000(swap 1)
 Copying Linux from SD to RAM...
 ...
 reading uImage
 3886152 bytes read in 253 ms (14.6 MiB/s)
 reading devicetree.dtb
 17334 bytes read in 22 ms (768.6 KiB/s)
 ## Booting kernel from Legacy Image at 02080000 ...
    Image Name:   Linux-3.15.0-xilinx
    Image Type:   ARM Linux Kernel Image (uncompressed)
    Data Size:    3886088 Bytes = 3.7 MiB
    Load Address: 00008000
    Entry Point:  00008000
    Verifying Checksum ... OK
 ## Flattened Device Tree blob at 02000000
    Booting using the fdt blob at 0x2000000
    Loading Kernel Image ... OK
    Loading Device Tree to 1fff8000, end 1ffff3b5 ... OK
 
 Starting kernel ...
 
 Booting Linux on physical CPU 0x0
 Linux version 3.15.0-xilinx (tom@dev-server) (gcc version 4.6.1 (Sourcery CodeBench Lite 2011.09-50) ) #9 SMP PREEMPT Tue May 26 17:26:14 CST 2015

となるので、ここまでの起動順を整理すると、

+ PS 内のブートローダ
+ BOOT.bin
-- FSBL
-- u-boot
-- 環境変数の設定
+ uEnv.txt
+ 7z020.bit (Logic)
+ uImage (Linux-3.15.0-xilinx)
+ devicetree.dtb

となってそう。

実際、(DVD)/02-Images/BOOT/boot.bif は、

 the_ROM_image:
 {
 	[bootloader]D:\BOOT\fsbl.elf
 	D:\BOOT\u-boot.elf
 }

となっていて、BOOT.bin には fsbl と u-boot しか入っていないことが分かる。

ロジック部分は uEnv.txt の後で読み込んでる。

恐らく、下記の記事に近い公正になっているのでは、と思われる???~
http://qiita.com/ikwzm/items/1734676d787e2693df47

** 標準のブートローダで気になる点 [#r606fcca]

せっかくの三色LEDが点滅しっぱなしになっている。

アプリケーションからは使えないのだろうか・・・

* 7z020.bin を生成してみる [#qd72eb9b]

** PS の設定を z-turn DVD から取ってくる [#made65de]

(DVD)/05-ProgrammableLogic_Source/7Z020/mys-xc7z020-trd.rar

を使えばいいような気がする。

このプロジェクトは以下のように説明されている。

 1. mys_xc7z020_trd.zip
   vivado project without display controller support, it's free to use.

上記 .rar ファイルの中身を C:\z-turn\mys-xc7z020-trd に展開する。

** プロジェクトおよびIPのアップグレード [#l5b06c58]

mys-xc7z020-trd.xpr をダブルクリックして vivado を起動~
&ref(open-project.png,,66%);

プロジェクトファイルが古いと言われるので automatically upgrade する。~
&ref(automatic-upgrade.png,,66%);

Xilinx 製 IP もいくつかアップグレードすべきと言われるので Report IP Status する。~
&ref(upgrade-ip.png,,66%);

画面下の IP Status で Upgrade Selected する。~
&ref(upgrade-selected-ip.png,,66%);

design_1.bd を作成し直すか聞かれるけれど、このまま Generate を押しても以下のエラーが出てしまうので、
ここではスキップする。~
&ref(skip-generate-output-products.png,,66%);

** デバッグ1 [#y9a11043]

何もせずに Generate すると出るエラー
> [BD 41-759] The input pins (listed below) are either not connected or do not have a source port, and they don't have a tie-off specified. These pins are tied-off to all 0's to avoid error in Implementation flow.
Please check your design and connect them as needed: 
>>/xlconcat_0/In1

曰く、xlconcat_0 の In1 ピンが未接続ですよ、と。~
&ref(unconnected-xlconcat_0-In1.png,,50%);

もともとここには有償のディスプレイ IP である xylon:logicbricks:logicvc:3.02.a 
からの割り込み線が繋がっていたところ、この有償 IP を削除したために未接続となったもの。

ダミーを繋げばいい。

Diagram 上の何もないところで右クリックから、[Add IP..] を選び、[Constant] を追加する。~
&ref(constant-for-aux_intn-added.png,,66%);

追加された xlconstant_0 をダブルクリックして、Width = 1, Value = 1 に設定(変更なし)。~
&ref(constant-for-aux_intn-config.png,,66%);

xlconstant_0/dout[0:0] から xlconcat_0/In1[0:0] までドラッグすると線で繋がる。~
intn は反転入力なので、ゼロになると割り込みが掛かる。1を入れておけば実質的に何もしない。~
自分で追加した IP の割り込みを監視したくなったら Constant を削除して、繋ぎ直せばいい。~
&ref(constant-for-aux_intn-connected.png,,66%);



** Block Design の生成 [#k1f853dc]

IP Integrator の Generate Block Design ボタンを押して、~
&ref(generate-block-design-button.png,,66%);

Synthesis Option は Global のまま OK

** Bitstream の生成 [#x1c8a098]

&ref(generate-bitstream-button.png,,66%);

C:\z-turn\mys-xc7z020-trd\mys-xc7z020-trd.runs\impl_1\design_1_wrapper.bit

にファイルができる。

これを 7z020.bit と名前を変えて SD カードへコピー。

元のファイルは original/7z020.bit にでも入れておく。

** デバッグ2 [#ybe699ce]

これで起動しようとすると、起動時に以下のメッセージを出して止まってしまう。

 LANG:console
 ...
 mmc0: new high speed SDHC card at address 0007
 mmcblk0: mmc0:0007 SD8GB 7.42 GiB
  mmcblk0: p1 p2

本来ここは、

 LANG:console
 ...
 mmc0: new high speed SDHC card at address 0007
 mmcblk0: mmc0:0007 SD8GB 7.42 GiB
  mmcblk0: p1 p2
 xylonfb video mode: 1280x720-32@60
 Console: switching to colour frame buffer device 160x45
 xylonfb 1 registered
 xylonfb 0 registered

のように、hdmi ドライバの設定が続くはずの部分。

つまり、Linux 側のデバイスツリー設定に xylonfb video が含まれているのが問題。

AXI-4 バスは、相手が存在しないアドレスを読みに行ったり書きに行ったりするとデッドロックするので、それで止まっちゃっているのだと思う。

*** デバイスツリーの構築 [#lbe55fc1]


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