SoC FPGA 开发和调试笔记 第一篇:闲言碎语话家常

小梅哥 2020-06-09

       进入6月的这一个星期以来,由于自己的心态原因,做了一些错事,酿成了很大的遗憾,也因如此,自己消沉了很久,身体和内心都承受了较大的痛苦。一度都想放弃手头的一切,找一个深山老庙敲木鱼去了。今天,在秋姐姐的开导下,我终于明白了自己该去做什么,该让自己成为怎样的人。只有这样,也才是大家真正愿意看到,愿意认识的我。我依旧应是那个潇洒走世界,快乐闯神州的小梅哥。相信一切都会好起来,相信一切自有天意。


       20188月,我完成了《SoCFPGA嵌入式设计和开发教程》一书初稿编写。这是一个值得纪念的日子。如今,2年时间快要过去了,随着开发和学习的深入,很多之前书中没有写到,或者写的不太详细的地方也逐渐凸显出来。从20187AC501-SoC开发板开售,到今年4月份停产,时间也是差不多2个月,期间共售出该开发板310套左右。这是一个比较糟糕的成绩,但是我依然认为这份经历非常的值得。AC501-SoC开发板不同于目前网上备受好评的AC620开发板,AC620开发板是一个市场上非常成熟的FPGA系列产品,其内容只涉及到单纯的FPGA开发。而AC501-SoC不一样,AC501-SoC采用的基于Intel Cyclone V SoC FPGA系列的器件,由于架构新颖,上市时间不长,而且由于技术壁垒较高,涉及到了arm嵌入式和fpga开发的双重技术,所以开发和使用起来难度都比单纯的fpga或者arm linux要大一些。参考资料只有官方提供的一些。很多问题网友也没有遇到,网络上也不好找解决资源,所以我做的也是比较的艰难和缓慢。


       2年的时间就这样过去了,对于SoC FPGA这个产品,我到目前为止,做的依然非常的有限,不过在开发调试的过程中,积累了一些调试的经验和心得。所以,希望借这次改版升级的机会,把之前内容中的不足都补上,把调试开发过程中的经验也都分享出来。

首先在这里更正两个书中已知的错误:

书本9.4节,编写I2C控制器设备节点中最后一段内容(211页),输入的命令写错了,

原本为:dtc -I dts -o dtb -fo soc_system.dtb socfpga.dts

更正为:dtc -I dts -o dtb -fo socfpga.dtb soc_system.dts

该命令功能是使用dts文件生成Linux内核启动时直接读取的设备树二进制文件(dtb)。书中错误的写法把dtsdtb文件的名字写反了,导致命令无法执行。这里就对该命令再次做个解释。

  • 第一个字段“dtc”是一个命令,是用来编译和反编译设备树,我们在开发的时候,用的较多的是编译功能,所谓编译,就是将文本形式的dts文件编译得到二进制格式的dtb文件。该命令还可以执行反编译功能,将已有的dtb文件反编译得到我们很容易阅读的文本文件。具体的命令使用方法,大家可以自行学习,本文最后也会给出该功能的使用例子。

  • 第二个字段“-I”是一个参数,表示的是输入的意思,Iinput的简写。

  • 第三个字段“dts”是对第二个字段,也就是输入文件格式的限定,表示输入用来参与编译的源文件是dts格式的。

  • 第四个字段“-O”是一个参数,表示的是输出的意思,Ooutput的简写。

  • 第五个字段“dtb”是对第四个字段,也就是输出文件格式的限定,表示输编译结果以dtb格式输出。

  • 第六个字段“-fo”是操作,指定输出文件的名称。o依旧表示outputf表示强制输出,因为dts文件中有时候会有一些错误,这些错误是由于信息不完善导致的,尤其是对于socfpga这种,在qsys中添加的一些fpga侧的IP是没有对应的自动生成dts信息的属性的,所以就会出现这种错误,这种错误不会导致生成的dtb文件无法使用,但是默认编译遇到这些错误会退出,所使用-f可以让编译器忽略这些错误,强制生成dtb文件。

  • 第七个字段“socfpga.dtb”指的是编译输出的文件名,是对第六个字段参数的进一步限定。文件名可以更改,但是格式必须是.dtb

  • 第八个字段“soc_system.dts”是指定输入文件的具体名称,该文件必须要在当前目录下存在,编译器才能读取并编译输出。

理解了命令中每个字段和参数的意义后,再来做实验,即使遇到书中书写的错误,也会很快找到问题所在并能够自动改正了。

使用dtc命令可以将已经有的dtb文件反编译为dts文件,以将socfpga.dtb反编译为soc_system_back.dts为例,只需要使用下述命令即可。

dtc -I dtb -o dts -fo soc_system_back.dtssocfpga.dtb

 

反编译在进行调试的时候非常有用,尤其是一些特殊的设备驱动,自己编写的设备树总是无法成功加载驱动的时候,找一个第三方能够正常运行的板子的dtb文件反编译一下作为参考,还是蛮有用的。我就反编译过英贝特的SOCFPGA开发板的dtb文件来参考电阻触摸屏的设备树编写方法。

 

第二个书中已知的错误就是,书中写的编译ubootpreloader是直接在quartus工程根目录下直接执行make uboot。这个操作对于大多数的开发板,无论是我们自己的AC501-SoC,还是友晶的一系列DE系列的开发板,都没太大的问题,因为这些板其实用的都是大致相同的配置。使用相同的uboot也没啥影响。但是一些自己定制的开发板,当对外设的配置,尤其是启动方式和网卡不同时,这个问题就暴露出来了。例如对于我们和朋友公司一起开发的使用Nand Flash启动的AC590-SoC核心板,使用这种方式编译出来的UBOOT就会有问题,无法正常工作。因为这种方式在编译时会重新从quartus软件目录下拷贝uboot的压缩包来重新编译,会覆盖掉所有的工程配置设置,所以编译多少次都是配不上的。正确的方法是,不管针对哪个目标板,都应在software/bsp_spl目录下再执行make uboot

 

接下来,我将会对SoC FPGA开发板中的一些积累进行更多的分享,包括FPGA2SDRAM桥的使用和调试心得,HPS双网口的调试心得,FPGAHPSIO口相互共享使用方法等。同时,也会记录一些应用案例的开发过程。我不想再让自己成为一个写教程的人,我希望自己是一个有血有肉的工程师,在发文的过程中,更多的会记录自己的调试过程,调试心路历程,让人看到文章,就能仿佛看到我的存在。也让更多的工程师产生共鸣,让自己没那么孤单。希望大家看到文章后,如果恰好你有空,就给留个言,我能回复就回复。


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