为MPSoc移植带串口终端的Ubuntu 16.04

Jul 24 2021 Technical 10 minutes read (About 1528 words)

为接下来要尝试基于 Tengine 完成 CPU Fallback 的工作，在组里的 ZCU 102 开发板上进行了 NVDLA 的移植。本来以为这个过程会很顺利，没想到还是因为各种问题还是花费了一个星期的时间。

这篇文章记述了部分关于 ZCU102 rev1.1 板卡的坑点，以及利用chroot基于Ubuntu Base Rootfs来订制 aarch64 ubuntu 的文件系统流程。

ZCU 102 rev 1.1 DDR 配置修改

将 NVDLA 的 RTL 裁剪并打包成 IP，在 Vivado 中完成 BlockDesign 设计，与之前的文章里是一样的，但是笔者使用的 Vivado 版本是 Vivado 2019.1，在软件内自带的板卡文件里 ZCU 102 的 rev 是 1.0，两者的区别在 Xilinx 的官方文档里有记录：

要把载入板卡文件之后的 DDR 的参数进行如图所示的修改，否则在 SDK 里连 DDR 的 Memory Test 都过不去，更不提跑 sanity 了。

Petalinux 为什么不行

Petalinux 生成 BOOT.BIN 和 image.ub 的流程与之前的文章里讲述的是一样的，值得注意的是原来官方提供的预构件的 runtime 有基于 arm64 编译，可以直接在 petalinux 上运行，不需要我们重新编译。

由于 ZCU102 是官方的开发板，我们在 petalinux 的配置页面：

petalinux-config --get-hw-description=./

选中DTG settings–>(template) MACHINE NAME, enter进入修改为开发板版本，改成zcu102-rev1.0，这个时候会自动的去导入官方写好的设备树，此时以太网、DP显示器之类的外设都会挂载上来。

如果不这样做，除非自己在设备树里加上这些节点，否则在系统启动之后会没有以太网的连接。

本来，在 petalinux 进行 rootfs 订制的时候可以添加一些常用的工具，像是 ssh、gcc、g++，make，都可以提前安装好，但是因为其没有包管理工具，导致在工作的时候仍然会碰到很多工具的缺失，于是还是狠下心来换成了 Ubuntu。

和之前文章里的Ubuntu有什么区别？

这次烧写的根文件系统是基于 ubuntu-base 更改的，可以在ubuntu的官网下载。而在之前的文章里，我为 ZYNQ 7000 替换的 ubuntu 的根文件系统是 ubuntu-16.04.2-minimal-armhf-2017-06-18。一个是针对 arm64 的、一个是针对 32位操作系统的。

虽然，在64位的处理器上可以运行32位的操作系统，但是运行nvdla的runtime还是出现了一些问题，根据我漫长的debug，好像是因为做虚拟内存映射的时候32位的地址不够用导致mmap错误 :(

于是，我舍弃了这个32位的操作系统，换成了 arm64 的，这个过程是本文的主要内容。

因为如果和原来的教程一样直接解压缩，基于ubuntu-base的操作系统会把默认终端开到DP显示器上，这意味着需要外接一个显示器与键盘才可以工作，这无疑是很麻烦的，所以本文需要把默认的终端替换到串口上。

此外，基于ubuntu-base的操作系统，没有默认的用户和密码，需要我们在替换之前提前添加进来。

本文都应该在ubuntu的环境下运行。

针对 Aarch64 的 Ubuntu Rootfs 制作

1. 下载、解压 rootfs

mkdir ~/rootfs && cd ~/rootfs
wget http://cdimage.ubuntu.com/ubuntu-base/releases/16.04.1/release/ubuntu-base-16.04.2-base-arm64.tar.gz
mkdir ubuntu-rootfs
tar -xvf ubuntu-base-16.04.2-base-arm64.tar.gz -C ubuntu-rootfs
cd ubuntu-rootfs
ls
bin   dev  home  media  opt   root  sbin  srv  system  usr
boot  etc  lib   mnt    proc  run   snap  sys  tmp     var

2 安装qemu-user-static

apt-get install qemu-user-static
cp /usr/bin/qemu-aarch64-static  usr/bin
cp -b /etc/resolv.conf etc/

3.启动 chroot

cd ../
vi ch-mount.sh

在 ch-mount.sh 里填入如下脚本：

#!/bin/bash
# 
function mnt() {
    echo "MOUNTING"
    sudo mount -t proc /proc ${2}proc
    sudo mount -t sysfs /sys ${2}sys
    sudo mount -o bind /dev ${2}dev
    sudo mount -o bind /dev/pts ${2}dev/pts        
    sudo chroot ${2}
}
function umnt() {
    echo "UNMOUNTING"
    sudo umount ${2}proc
    sudo umount ${2}sys
    sudo umount ${2}dev/pts
    sudo umount ${2}dev
}
if [ "$1" == "-m" ] && [ -n "$2" ] ;
then
    mnt $1 $2
elif [ "$1" == "-u" ] && [ -n "$2" ];
then
    umnt $1 $2
else
    echo ""
    echo "Either 1'st, 2'nd or both parameters were missing"
    echo ""
    echo "1'st parameter can be one of these: -m(mount) OR -u(umount)"
    echo "2'nd parameter is the full path of rootfs directory(with trailing '/')"
    echo ""
    echo "For example: ch-mount -m /media/sdcard/"
    echo ""
    echo 1st parameter : ${1}
    echo 2nd parameter : ${2}
fi

通过ch-mount.sh脚本chroot到arm64的文件系统下

./ch-mount.sh -m ubuntu-rootfs/

这里注意，因为脚本里写的是字符串拼接，所以命令最后的/不能少

这样，就可以随便操作rootfs了。

4. Rootfs 定制

首先，可以安装一些软件

apt update -y && apt upgrade -y && apt-get -y install \
  language-pack-en-base \
  sudo \
  ssh \
  net-tools \
  network-manager \
  iputils-ping \
  rsyslog \
  bash-completion

添加用户，账户名为 ubuntu、密码也为 ubuntu

useradd -s '/bin/bash' -m -G adm,sudo ubuntu
echo ubuntu:ubuntu | chpasswd

设置主机名

echo 'ubuntu.zcu102' > /etc/hostname

其次，还要更新host，否则本地主机名无法解析会导致sudo等一些命令出现问题

echo '127.0.0.1 ubuntu.zcu102' >> /etc/hosts

配置默认的shell为串口：

在/etc/init/下，添加一个新文件，名叫ttyS0.conf

start on stopped rc or RUNLEVEL=[12345]
stop on RUNLEVEL [!12345]
respawn
exec /sbin/getty -L 115200 ttyPS0 vt102

其中，ttyPS0根据机器不同而不同，在ZCU102上，UART0对应的就是 ttyPS0、UART1对应的是 ttyPS1。

制作完成之后，退出，取消挂载，并打包：

exit
./ch-mount.sh -u ubuntu-rootfs/
tar zcvf ubuntu-rootfs.tar.gz -C ubuntu-rootfs/ .

这样打包可以取消顶层文件夹，否则打包出来最外层会有一个ubuntu-rootfs的文件夹。

最后，解压缩到 rootfs 中：

sudp tar xvfp ubuntu-rootfs.tar.gz -C /media/ubuntu/rootfs/

大功告成啦！

#Digilal Design #EEEE