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使用 Zybo Z7的Genode 操作系統框架實現

2512966 2023-06-21 | zip | 0.00 MB | 次下載 | 免費

資料介紹

Genode 操作系統框架（通常稱為Genode ）已經存在了十多年，并且仍在積極開發中。它在通用 x86 硬件上得到最好的支持，因為我們在 Genode Labs 將它高效地用于我們的日常業務。但是，也有（部分）支持各種基于 ARM 的平臺。最近新增的功能是支持 Digilent 的 Zybo Z7 板。這是關于在 Zybo Z7-10 或 Zybo Z7-20 板上啟動非常基本的 Genode 場景的初學者級教程。

先決條件

對于 Genode 開發，您需要一臺 Linux 主機。我建議使用 Ubuntu LTS，Genode 可以在其上輕松構建。Genode 使用自己的工具鏈，必須手動安裝。您可以下載預構建的工具鏈并使用以下命令進行安裝：

$ sudo tar xPf genode-toolchain--.tar.xz

請確保按照入門指南熟悉 Genode 。這將確保您已安裝所有其他必需的構建工具。

準備 Zybo Z7 開發板

Zybo Z7 開發板附帶一個預安裝的演示應用程序，該應用程序存儲在板載閃存中。確保將跳線 JP5 設置為 QSPI 啟動并打開設備電源。演示應用程序控制板載 LED 并通過 UART 接口發送一些字符。兩者都有助于檢查開發板是否正確啟動并測試 UART 連接。為了使用后者，將 Micro-USB 電纜連接到標有“PROG UART”的連接器，將其連接到您的開發系統并打開電路板電源。/dev/ttyUSB1設備應該會彈出。啟動您喜歡的終端程序（例如 picocom、screen）并按下重置按鈕以查看開發板的串行輸出。我喜歡按如下方式使用屏幕：

$ sudo screen /dev/ttyUSB1 115200

如果要退出屏幕，請輸入字符序列Ctrl+a k。

克隆存儲庫

首先，我們需要獲得一個 Genode 的克隆：

~$ git clone https://github.com/genodelabs/genode.git genode

其次，我們需要克隆 Zynq 支持的配套存儲庫：

~$ git clone https://github.com/genodelabs/genode-zynq.git genode/repos/zynq

創建構建目錄

Genode 使用樹外構建過程。因此，我們使用以下命令在~/genode/build/arm_v7a為我們的目標平臺準備一個構建目錄：

~/genode$ ./tool/create_builddir arm_v7a

構建目錄托管配置文件~/genode/build/arm_v7a/etc/build.conf需要進行一些修改。

首先，我們必須告訴構建系統使用 Zynq 存儲庫，這是通過取消注釋以下行來實現的：

REPOSITORIES += $(GENODE_DIR)/repos/zynq

其次，我們將設置一些變量，以節省我們稍后的輸入時間。

KERNEL  ?= hw
BOARD   ?= zynq_zybo_z7
RUN_OPT += --depot-auto-update

構建 SD 卡映像

接下來，我們將構建一個 SD 卡映像。Genode 使用 u-boot 并方便地將所有內容編譯成一個圖像。不過，在觸發 make 命令之前，我們必須下載 u-boot 的第三方代碼。這是通過prepare_port工具完成的：

~/genode$ ./tool/ports/prepare_port zynq_uboot

現在，我們準備構建 SD 卡映像，如下所示：

~/genode$ RUN_OPT='--include image/zynq_uboot_sdcard' make -C build/arm_v7a run/log

此命令告訴 Genode 的構建系統構建運行/日志場景并包含圖像創建腳本。如果您對更多詳細信息感興趣，請參閱構建系統文檔。請注意，我們還可以將定義添加到build.conf 中。但是，我想在以后跳過映像創建并在初始化 SD 卡后使用 TFTP 引導。構建過程應以以下行結束RUN_OPT

Created SD-card image file var/run/log.img

當我將 SD 卡插入我的 Linux 主機時，會彈出一個/dev/mmcblk0設備。因此，我將創建的圖像寫入 SD 卡，如下所示：

~/genode$ sudo dd if=build/arm_v7a/var/run/log.img of=/dev/mmcblk0 bs=1M conv=fsync

將 SD 卡插入 Zybo 板，不要忘記將跳線 JP5 設置為 SD 啟動。打開設備電源，連接到串行控制臺（例如使用屏幕），然后按下重置按鈕。您應該看到以下輸出：

[init -> test-log] hex range:          [0e00,1680)
[init -> test-log] empty hex range:    [0abc0000,0abc0000) (empty!)
[init -> test-log] hex range to limit: [f8,ff]
[init -> test-log] invalid hex range:  [f8,08) (overflow!)
[init -> test-log] negative hex char:  0xfe
[init -> test-log] positive hex char:  0x02
[init -> test-log] floating point:     1.70
[init -> test-log] multiarg string:    "parent -> child.7"
[init -> test-log] String(Hex(3)):     0x3
[init -> test-log] Very long messages:
[init -> test-log -> log] 1.....................................................................................................................................................................................................................................2
[init -> test-log] 3.....................................................................................................................................................................................................................................4
[init -> test-log] 5.....................................................................................................................................................................................................................................6
[init -> test-log] 
[init -> test-log] Test done.

Run script execution successful

啟用 TFTP 引導

由于我笨拙的手指不能很好地處理 micro SD 卡，所以我寧愿避免經常觸摸它們。相反，我更喜歡網絡啟動。幸運的是，u-boot 支持通過 TFTP 加載圖像。我們 SD 卡上的 u-boot 安裝加載uEnv.txt文件（如果存在）并執行uenvcmd命令。因此，我使用以下內容設置了uEnv.txt文件：

serverip=x.x.x.x
kernel_img=/srv/tftp/usrp/uImage
uenvcmd=tftpboot ${load_addr} ${serverip}:${kernel_img} && bootm start && bootm loados && bootm go

指的server_ip是我安裝了tftp-hpa 的 Linux 主機。請注意，kernel_img必須引用 TFTP 服務器可達的路徑。因為我沒有使用服務器--secure標志，所以路徑是絕對路徑。否則，它必須相對于 TFTP 服務器的根目錄。

現在，我們需要告訴 Genode 的構建系統填充 TFTP 目錄。這是通過將以下行插入build.conf 來完成的：

RUN_OPT_zybo  = --include image/uboot
RUN_OPT_zybo += --include load/tftp
RUN_OPT_zybo += --load-tftp-base-dir /srv/tftp/usrp
RUN_OPT_zybo += --load-tftp-absolute
RUN_OPT_zybo += --include log/serial
RUN_OPT_zybo += --log-serial-cmd "picocom -b 115200 /dev/ttyUSB1"
BOARD_RUN_OPT(zynq_zybo_z7) = $(RUN_OPT_zybo)

請注意，這還會告訴構建系統自動連接到串行控制臺。因此，我們可以運行需要主機系統評估日志輸出的測試場景，例如run/timer_accuracy：

~/genode$ make -C build/arm_v7a run/timer_accuracy

一旦出現“Terminal ready”，我們就可以點擊 Zybo 板的重置按鈕。如果一切設置正確，我們應該看到如下輸出：

[init -> test-timer_accuracy] 
[init -> test-timer_accuracy] 
[init -> test-timer_accuracy] 
[init -> test-timer_accuracy] 
[init -> test-timer_accuracy] 
[init -> test-timer_accuracy] 
[init -> test-timer_accuracy] 
[init -> test-timer_accuracy] 
[init -> test-timer_accuracy] 
[init -> test-timer_accuracy] 
Good: round 1, host measured 1000 ms, test measured 1007 ms
Good: round 2, host measured 2000 ms, test measured 2228 ms
Good: round 3, host measured 3000 ms, test measured 2764 ms
Good: round 4, host measured 4000 ms, test measured 4003 ms
Good: round 5, host measured 5000 ms, test measured 5007 ms
Good: round 6, host measured 6000 ms, test measured 6002 ms
Good: round 7, host measured 7000 ms, test measured 6995 ms
Good: round 8, host measured 8000 ms, test measured 8001 ms
Good: round 9, host measured 9000 ms, test measured 8993 ms

恭喜，您已經成功地為 Zybo Z7 開發板設置了 Genode。