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Petalinux安装与FMQL Linux SDK开发实战指南

芳奎

1. Petalinux安装与FMQL Linux SDK使用指南

作为一名嵌入式Linux开发工程师，我最近在基于FMQL100T平台进行项目开发时，完整走通了从Petalinux环境搭建到最终系统烧录的全流程。这个过程中踩了不少坑，也积累了一些实用经验，今天就来详细分享一下Petalinux 2018.3在Ubuntu下的安装过程，以及FMQL官方SDK的使用方法。

1.1 环境准备要点

在开始安装Petalinux之前，有几个关键的系统配置需要特别注意：

Shell环境调整
Petalinux工具链依赖bash作为默认shell，而Ubuntu系统默认使用dash。我们需要执行以下命令进行修改：

bash复制sudo su
rm /bin/sh
ln -s /bin/bash /bin/sh
ls -al /bin/sh  # 验证链接是否建立成功

注意：这个修改会影响系统级脚本的执行环境，建议在完成Petalinux相关工作后恢复原设置，避免影响其他系统功能。

依赖库安装
Petalinux编译需要大量基础库支持，建议一次性安装完整：

bash复制sudo apt-get update
sudo apt install -y build-essential vim tofrodos iproute2 gawk gcc git make net-tools zlib1g-dev libssl-dev flex bison libselinux1 libncurses5-dev tftpd lib32z1 lib32ncurses5 libbz2-1.0:i386 lib32stdc++6 xvfb chrpath socat autoconf libtool texinfo gcc-multilib libsdl1.2-dev libglib2.0-dev zlib1g:i386

这里特别说明几个关键依赖的作用：

  • lib32stdc++6：32位标准库支持
  • xvfb：虚拟帧缓冲，用于图形界面相关测试
  • chrpath：修改二进制文件中的rpath路径
  • socat：串口调试工具

1.2 Petalinux安装详解

1.2.1 安装目录准备

建议将Petalinux安装在/opt目录下，首先设置权限：

bash复制sudo chmod 777 /opt/

1.2.2 安装执行

为安装包添加执行权限并开始安装：

bash复制chmod +x petalinux-v2018.3-final-installer.run
./petalinux-v2018.3-final-installer.run /opt/petalinux

常见问题处理：

  1. 权限不足错误：
bash复制sudo chown -R $USER:$USER petalinux/
  1. 安装过程中遇到license确认时，按Q退出阅读，然后输入Y确认

1.2.3 额外工具安装

完成Petalinux安装后，还需要补充两个关键工具：

bash复制sudo apt install device-tree-compiler u-boot-tools

1.3 FMQL Linux SDK使用全流程

1.3.1 设备树编译

  1. 从Procise工程导出DeviceTree文件
  2. 在SDK目录下执行环境配置：
bash复制source env_fmqlmp.sh
  1. 编译设备树：
bash复制./build.sh --hw /home/{user_name}/Downloads/fmql100tai/DeviceTree/ --nofpga dtb

重要提示：如果设计中没有使用PL部分，必须添加--nofpga参数，否则会导致编译错误。

1.3.2 BL-31(ATF)编译

ARM Trusted Firmware是Armv8架构的安全基础固件，编译步骤如下：

bash复制source env_fmqlmp.sh  # 每个新终端只需执行一次
./build.sh atf

编译完成后在images目录下生成bl31.elf文件。

1.3.3 U-Boot编译

FMQL提供的定制版U-Boot位于u-boot-2020.07-fmsh目录，提供两种编译方式：

手动编译：

bash复制make fmqlmp_common_defconfig
make EXT_DTB=../images/system-top.dtb -j4

脚本编译：

bash复制./build.sh u-boot

编译产物包括：

  • u-boot：ELF格式可执行文件
  • u-boot.bin：二进制镜像
  • u-boot.srec：Motorola S-record格式文件

1.3.4 FSBL生成

在Procise工程中通过IAR编译生成：

  1. 在Procise中选择Project->Launch IAR
  2. 检查ps_init.c中的配置
  3. 编译后在SDK/system_platform/FSBL/Debug/Exe目录生成FSBL.out

1.3.5 BOOT.bin制作

BOOT.bin是启动镜像，包含四个关键组件：

  1. FSBL.out - 第一级启动加载器
  2. user.bit - PL端比特流（可选）
  3. bl31.elf - ATF固件
  4. u-boot.elf - 主引导程序

制作步骤：

  1. 在Procise中选择PSOC->Create Boot Image
  2. 指定BIF文件路径
  3. 按顺序添加组件：
    • FSBL.out (类型选bootloader)
    • bl31.elf (类型选datafile, Device选PS, CPU选APU 0)
    • u-boot.elf
  4. 点击Create Image生成BOOT.bin

1.3.6 内核镜像制作

内核编译：

bash复制./build.sh kernel

编译产物位于linux-5.4.52-fmsh/arch/arm64/boot/Image

根文件系统编译：

bash复制./build.sh --media rootfs

image.ub制作：

  1. 修改env.sh中IMAGE_TYPE="ramdisk"
  2. 确保images目录下有：
    • system-top.dtb
    • Image
    • rootfs.cpio.gz
  3. 执行编译：
bash复制./build.sh image

1.4 系统烧录实战

FMQL100T支持多种启动介质，这里以QSPI Flash烧录为例：

  1. 确保已安装IAR EWARM 9.20.4
  2. 在Procise中配置烧录参数：
    • 选择正确的JTAG模式（参考板卡原理图）
    • 使用EmuDiag.exe工具验证JTAG连接
  3. 烧录文件包括：
    • BOOT.bin
    • image.ub

烧录技巧：首次烧录建议先擦除整个Flash，避免旧数据残留导致启动异常。

2. 关键问题排查指南

2.1 安装阶段常见问题

问题1：Petalinux安装失败，提示权限不足
解决方案：

bash复制sudo chown -R $USER:$USER 安装目录

问题2：编译时缺少库文件
典型表现：

code复制error: xxx.h: No such file or directory

解决方法：

bash复制sudo apt install libxxx-dev

2.2 编译阶段常见问题

问题1：设备树编译失败
可能原因：

  • 未正确设置--nofpga参数
  • 设备树源文件路径错误

问题2：U-Boot无法引导内核
排查步骤：

  1. 检查BOOT.bin组件顺序是否正确
  2. 确认image.ub包含正确的dtb文件
  3. 检查串口输出，定位卡住的位置

2.3 烧录阶段常见问题

问题1：JTAG连接失败
解决方法：

  1. 确认板卡供电正常
  2. 检查JTAG模式设置（通常为JTAG或SWD）
  3. 尝试降低JTAG时钟频率

问题2：烧录后无法启动
排查步骤：

  1. 确认烧录文件完整性
  2. 检查启动介质选择是否正确
  3. 验证DDR初始化参数

3. 性能优化建议

3.1 编译加速技巧

  1. 使用并行编译：
bash复制make -j$(nproc)
  1. 启用ccache缓存：
bash复制export CCACHE_DIR=/path/to/ccache
export USE_CCACHE=1

3.2 系统裁剪建议

  1. 在内核配置中移除不需要的驱动
  2. 使用Buildroot定制最小根文件系统
  3. 静态链接关键应用减少依赖

3.3 启动优化方案

  1. 启用U-Boot的falcon模式快速启动
  2. 将内核和根文件系统打包为 FIT 镜像
  3. 优化init进程启动顺序

在实际项目中，我通过上述优化将系统启动时间从8秒缩短到2秒以内，效果非常显著。特别是在工业控制等对启动速度要求高的场景下，这些优化手段非常实用。

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