如何利用Zynq-7000的PL和PS进行交互

在Zynq-7000上编程PL大致有3种方法：

1. 用FSBL，将bitstream集成到boot.bin中

2. 用U-BOOT命令

3. 在Linux下用xdevcfg驱动。

步骤：

1. 去掉bitstream的文件头

用FSBL烧写PL Images没有什么好说的，用Xilinx SDK的Create Boot Image工具即可完成，不再赘述。用后两种方法需要把bitstream文件的文件头用bootgen工具去掉。

一个典型的bif文件如下所示：

the_ROM_image:

{

[bootloader]<fsbl_name>.elf

<pl_bitstream_name>.bit

<u-boot_name>.elf

}

bif文件可以用文本编辑器写，也可以用Xilinx SDK的Create Boot Image工具生成。然后在命令行下用以下命令即可去掉bitstream文件的文件头。

bootgen -image <bootimage>.bif -split bin -o i BOOT.BIN

"-split”参数可以生成以下文件：

<pl_bitstream_name>.bit.bin

2. 在U-BOOT下烧写PL Image

命令”fpga load”和”fpga loadb”都可以。区别是前一个命令接受去掉了文件头的bitstream文件，后一个命令接受含有文件头的bitstream文件。

在OSL 2014.2上，缺省编译就可以完整支持写入PL Image的功能。但是在Petalinux 2013.10下，尽管可以在U-BOOT下看到命令”fpga”，还需要在文件

<PROJ>/subsystems/linux/configs/u-boot/platform-top.h 中增加以下内容后重新编译才可以支持具体的功能。

/* Enable the PL to be downloaded */

#define CONFIG_FPGA

#define CONFIG_FPGA_XILINX

#define CONFIG_FPGA_ZYNQPL

#define CONFIG_CMD_FPGA

#define CONFIG_FPGA_LOADFS

在OSL 2014.2 U-BOOT中，具体的功能是在zynqpl.c的zynq_load()中实现的。

3. 在Linux下烧写PL Image

OSL Linux 2014.2.01中已经含有xdevcfg驱动了（之前就有，不过本文是在这个版本上验证的），直接用以下命令就可以完成PL Image写入。

cat <path_to_storage_media>/<pl_bitstream_name>.bit.bin >/dev/xdevcfg

Linux驱动的源代码在xilinx_devcfg.c中。因为驱动的编号是通过alloc_chrdev_region()动态分配的，所以不需要手工用mknod命令手动建立设备节点。

在Linux驱动中，每次往DevCfg中写入4096字节，直到全部写完。

4. 在用户程序中烧写PL Image

目前没有现成的源码来完成这个功能，不过可以用mmap()把DevCfg的寄存器映射到用户程序的虚地址中，然后参考一些现成的软件代码来完成这个功能：

* FSBL中的pcap.c

* U-BOOT中的zynqpl.c

* Linux中的xilinx_devcfg.c

* Xilinx SDK中的例子。例子位于以下位置，随SDK的版本会有变化。

C:\Xilinx\SDK\2014.1\data\embeddedsw\XilinxProcessorIPLib\drivers\devcfg_v3_0\examples\index.html

小结：

DevCfg外设内部有自己的DMA，只需要简单的配置PL Image的基地址和长度到DevCfg寄存器，就可以完成Zynq-7000 PL Image的加载。Xilinx已经提供了灵活的解决方案，如果开发者要把这个功能集成在自己的应用程序中，也有很多的代码可以参考，并不是很困难的任务。

在ZYNQ上使用gigE Vision协议的网络接口相机。

第一步：调通PS侧网口GEM0（Xilinx BSP默认配好）。

第二步：调通PS侧网口GEM1（见前一篇文档：开发笔记(1)）。

第三步：调通PL侧网口（本文阐述）。

第四步：在PL侧网口上验证Jumbo Frame特性，并在应用层适配gigE Vision协议。

根据《xapp1082》可知，PL侧的PHY支持1000Base-X和SGMII两种配置，这两种配置对应两种不同的PHY引脚接口（连接到MAC）。而我们的hdf文件使用的是1000Base-X的配置。

关于网口的Linux驱动，我们在官网找到一份资料： Xilinx Wiki - Zynq PL Ethernet 。资料很长，我们只看与我们相关的2.4.1 PL Ethernet BSP installation for 1000Base-X”这一章节就可以了。

首先导入FPGA设计同事提供的hdf文件：

在d出的图形界面里，进入Subsystem AUTO Hardware Settings——Ethernet Settings——Primary Ethernet，确认可以看到PL侧网络设备axi_ethernet_0，说明hdf文件里已包含了必要的网口硬件信息：

上图中被选中的网口将成为Linux上的设备eth0。这里我们默认选择ps7_ethernet_0，即使用GEM0作为首选网口。

启用Xilinx AXI Ethernet驱动

进入Device Drivers -- Network device support – 选中Xilinx AXI Ethernet（以及Xilinx Ethernet GEM，这是PS侧网口的驱动）

进入Networking support – 选中 Random ethaddr if unset

进入Device Drivers -- Network device support -- PHY Device support and infrastructure – 启用Drivers for xilinx PHYs

进入~~~~Device Drivers -- DMA Engine Support -– 禁用~~~~Xilinx AXI DMAS Engine~~~ （对应的配置项名为 ~~ CONFIG_XILINX_DMA ~~~）

注意： Xilinx Wiki里对设备树节点的引用有误（&axi_ethernet），导致编译报错，应改为&axi_ethernet_0。

注：PL-ETH驱动所在路径：<project>/build/tmp/work-shared/plnx_arm/kernel-source/drivers/net/ethernet/xilinx/xilinx_axienet_main.c和xilinx_axienet_mdio.c。对应的内核配置项为CONFIG_NET_VENDOR_XILINX和CONFIG_XILINX_AXI_EMAC。

启用ethtool和tcpdump（调试用，非必须）：

然后将生成的BOOT.BIN和image.ub拷贝到SD卡根目录下，将SD卡插入板子上，上电运行。

上电后，使用ifconfig eth1查看网口信息，观察MAC地址与设置的一致，且ifconfig eth1 192.168.1.11 up没有报错。

测试网络通路：ping PC是通的。说明网口工作正常。

Linux下eth1（即PL-ETH）的MAC地址有误

问题描述：

开机打印：

注意：

MAC地址是错的，驱动里解析出的是GEM0的MAC地址。

试验发现，即使在system-user.dtsi里不写local-mac-address，也照样解析出的是GEM0的MAC。

而将system-user.dtsi里的local-mac-address改名为pl-mac-address，并将驱动里解析的字符串也对应更改为pl-mac-address，则可以正确解析出来：

Passing MAC address to kernel via Device Tree Blob and U-Boot：

http://zedboard.org/content/passing-mac-address-kernel-device-tree-blob

通过更改u-boot环境变量和设备树，为每个板子设置一个独特的MAC地址：

https://www.xilinx.com/support/answers/53476.html

U-Boot里的环境变量ethaddr会覆盖掉设备树里pl-eth的local-mac-addr字段，从而影响Linux启动后的网卡MAC地址；

但U-Boot里的环境变量ipaddr不会对Linux启动后的配置产生任何影响。因为设备树里根本就没有关于IP地址的配置。

phy-mode怎么会是sgmii？查了下官方的提供的BSP里，也是“sgmii”。说明这个没问题。具体原因不清楚。

@TODO: 设备树里的中断号的顺序如何影响功能？

为何读出来的IRQ号不对呢？这是因为这里读到的不是硬件的中断号，而是经过系统映射之后的软件IRQ number。两者不具有线性关系。

关于中断号的疑问：

Linux上的网口eth0、eth1的顺序，似乎是按照phy地址从小到大来排布的。

Xilinx xapp1082-zynq-eth.pdf (v5.0) July 16, 2018

https://www.xilinx.com/support/documentation/application_notes/xapp1082-zynq-eth.pdf

Xilinx Wiki - Zynq PL Ethernet:

https://xilinx-wiki.atlassian.net/wiki/spaces/A/pages/18841633/Zynq+PL+Ethernet

Xilinx Wiki - Linux Drivers:

https://xilinx-wiki.atlassian.net/wiki/spaces/A/pages/18841873/Linux+Drivers

Xilinx Wiki - Linux Drivers - Macb Driver:

https://xilinx-wiki.atlassian.net/wiki/spaces/A/pages/18841740/Macb+Driver

Xilinx Wiki - Zynq Ethernet Performance:

https://xilinx-wiki.atlassian.net/wiki/spaces/A/pages/18841743/Zynq+Ethernet+Performance

查到关于Jumbo frame MTU的定义，当前值为9000，可否改大一些？

驱动源码里关于jumbo frame的说明：

设置MTU为9000，发现ping包最大长度只能设为ping 192.168.1.10 -s 1472

https://lore.kernel.org/patchwork/patch/939535/

【完】

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