AlteraCycloneV的Linux系統(tǒng)的搭建

徐波

摘 要：Altera Cyclone V SoC FPGA 在一個基于ARM的用戶可定制芯片系統(tǒng)（SoC），集成了分立處理器（HPS）、FPGA和數(shù)字信號處理（DSP）功能。本文主要介紹Altera Cyclone V SoC FPGA的Embedded Linux System搭建，集FPGA和ARM兩大優(yōu)勢于一體，讓系統(tǒng)設(shè)計更加先進、靈活。

關(guān)鍵字：FPGA ARM SoC Linux

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）12（a）-0015-01

1 Linux系統(tǒng)搭建

Altera Cyclone V SoC FPGA的Embedded Linux System搭建是一個十分復(fù)雜的過程，包含如下幾個部分。

1.1 Linux系統(tǒng)搭建工具

（1）Quartus II，創(chuàng)建、編輯和編譯FPGA硬件設(shè)計。

（2）SoC EDS，創(chuàng)建設(shè)備樹、產(chǎn)生預(yù)加載源文件和硬件傳送信息。

（3）Yocto，生成U-boot、Linux內(nèi)核、文件系統(tǒng)。

（4）ARM DS-5，應(yīng)用軟件開發(fā)工具。

1.2 Linux系統(tǒng)搭建過程。

1.2.1 搭建Qsys系統(tǒng)

使用Quartus II創(chuàng)建一個Qsys工程，Alatra公司自己開發(fā)了一個Demo板，提供了Qsys的基礎(chǔ)搭建例程，這里使用已提供的“soc_system.qpf”，但是要正確運行Linux系統(tǒng)，還需要進行一些修正。

1.2.2 配置HPS系統(tǒng)

HPS內(nèi)包含了雙核的ARM Cortex A9 處理器外，還有許多內(nèi)建外設(shè)可以使用，在Qsys系統(tǒng)中雙擊 hps_0組件打開HPS配置窗口，查看HPS組件的配置信息，HPS屬性有FPGA Interfaces、Peripheral Pin Multiplexing、HPS Clocks和SDRAM等四個配置欄，根據(jù)硬件實際連接，進行相關(guān)配置，配置完畢后，保存、編譯就是生成需要的“soc_sysytem.sof”文件。

1.2.3 生成Preload Iamge文件

Altera的SoC FPGA與ARM專用芯片相比其有比較靈活的應(yīng)用彈性。因為用戶可以通過Qsys配置和刪減ARM端外設(shè)，還可以添加與FPGA相連的組件。這些用戶自定義的設(shè)定在經(jīng)過Qsys generate和Quartus II compile會產(chǎn)生出一些HPS和FPGA相關(guān)的配置文件。在進行軟件設(shè)計時，這些檔案可以通過BSP Editor轉(zhuǎn)換成Preloader需要的輸入檔案，以進一步生成Image文件。

1.2.4 生成Device Tree

Device Tree是一種有關(guān)硬件系統(tǒng)描述的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它可以描述整個系統(tǒng)上掛載了多少種類的硬件。通過device tree系統(tǒng)上的硬件信息都可以傳遞給OS（linux）。如此便可以不用在Kernel內(nèi)放置大量的冗長的代碼。……