PetaLinux操作系统特点和结构及其移植方法

 

随着性能的逐渐提高以及成本的不断降低，FPGA在嵌入式领域的应用日益广泛。本文介绍了PetaLinux操作系统的特点和目录结构，并分析了基于MLD的BSP自动生成技术，最后总结了PetaLinux操作系统移植的具体方法。这对设计基于MicroBlaze处理器的嵌入式系统具有重要指导意义。

FPGA生产商Xilinx公司提供了全面的嵌入式处理器解决方案，包括PowerPC、MicroBlaze和PicoBlaze三款RISC结构的处理器核。其中，MicroBlaze是32位嵌入式软核处理器解决方案，支持CoreConnect总线的标准外设集合，具有兼容性、可配置性以及重复利用性，能够根据成本和性能要求提供高性价比的处理性能。

支持MicroBlaze处理器的嵌入式操作系统很多，比如uc／os—II、BuleCat ME Linux、RTA MB、ThreadX、PetaLinux等等。本文介绍了PetaLogix公司发布的PetaLinux操作系统，并分析了Xilinx公司所使用BSP自动生成技术。最后总结出PetaLinux操作系统在MicroBlaze平台上的移植方法和步骤。

1 PetaLinux操作系统介绍

PetaLinux操作系统是面向MicroBlaze软核处理器的全功能嵌入式Linux操作系统。其发布采用了“all inone”的整合方式，将针对MicroBlaze处理器定制的Linux2．4／z．6内核源码、U—boot源码、相关的开发工具以及开发板参考硬件平台配置，集成在一个压缩包内发行，极大地方便了开发人员的使用。该操作系统主要具有以下几大特点：

①针对FPGA嵌入式开发的特点采用了板级支持包。

②自动生成工具，可以根据用户定义的嵌入式硬件平台信息自动生成板级支持包，简化了操作系统的移植。

③PetaLinux发布的源码树中包含了部分常用IP核的驱动程序(如GPIO、EthernetLite、UartLite等)，减少了用户移植、编写驱动程序的工作量。

④根据设计的不同需求，可以通过配置菜单将PetaLinux配置成without MMU support和MMU support两种版本，即ttClinux和标准Linux。

PetaLinux包含了大量的脚本命令(如petalinux-copy-autoconfig、petalinux-new-platform、petalinux-new—app等)，给用户的使用提供了便捷条件。

顶级目录下各子目录的结构和功能如图1所示。在PetaLinux的目录结构中有硬件、软件和工具3个顶级目录，分别包含与之相关的文件和代码。针对宿主机操作系统不同的shell类型，具有C shell和Bash shell两种PetaLinux环境变量设置脚本。

 

2 基于MLD的BSP生成技术

在嵌入式系统中，BSP(Board Support Package，板级支持包)是指给目标板提供特定操作系统支持的代码，介于底层硬件和操作系统之间，是完成嵌入式操作系统移植和相关驱动程序开发的关键。

Xilinx公司在嵌入式开发软件)a玲中采用了以MLD(Microprocessor Library Definition，微处理器库定义)专有格式为基础的动态可定制的BSP生成技术，实现了BSP和软件库的自动化生成。每个操作系统和库都有各自唯一的MLD文件和与之相关的1℃L(Tool Command Language，工具命令语言>文件。MLD文件是数据定义文件，通过XPS中设置的一组参数来定义库和操作系统。这些参数值将保存在XPS内部数据库中，在输出生成时供脚本文件使用。TCL文件是脚本文件，包含了一组可以访问整个设计数据库的程序。XPS软件通过调用它来创建定制BSP。利用m生成BSP的流程如图2所示。