大家好，我是讯享网，很高兴认识大家。

本人一直都在做硬件、FPGA对驱动来说只会裸奔。。在Linux底下的驱动基本上完全不会。看了这篇文章感觉不错，就照着他的流程跑了一遍，问题还是遇到了一些，在这里记录一下。

0.测试环境

软件平台： 
Vivado 2017.1 
PetaLinux 2017.1 
i9 7900X 神机 
CentOS 7.3 虚拟机

硬件平台： 
ZCU102 (ZynqMP) 
ZedBoard (Zynq)

我在ZCU102和ZedBoard上都进行了测试，Zynq和ZynqMP两种都验证了一下。

1. vivado工程

新建block design,在其中添加Zynq硬核、5转1的Concat IP, 
然后直接添加板子的LED到一个新的AXI GPIO IP，如下图 

讯享网

IRQ名称 中断类型 中断号ZynqMP/Zynq pl_irq_er 上升沿中断 121 / 61 pl_irq_ef 下降沿中断 122 / 62 pl_irq_lh 高电平中断 123 / 63 pl_irq_ll 低电平中断 124 / 64 axi_gpio_0 N/A 125 / 65 

讯享网

• 1
• 2
• 3
• 4
• 5
• 6
• 7

讯享网set_property PACKAGE_PIN AN13 [get_ports "pl_irq_ll"] ;# Bank 44 VCCO - VCC3V3 - IO_L2N_AD10N_44 set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports "pl_irq_ll"] ;# Bank 44 VCCO - VCC3V3 - IO_L2N_AD10N_44 set_property PACKAGE_PIN AM14 [get_ports "pl_irq_lh"] ;# Bank 44 VCCO - VCC3V3 - IO_L2P_AD10P_44 set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports "pl_irq_lh"] ;# Bank 44 VCCO - VCC3V3 - IO_L2P_AD10P_44 set_property PACKAGE_PIN AP14 [get_ports "pl_irq_ef"] ;# Bank 44 VCCO - VCC3V3 - IO_L1N_AD11N_44 set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports "pl_irq_ef"] ;# Bank 44 VCCO - VCC3V3 - IO_L1N_AD11N_44 set_property PACKAGE_PIN AN14 [get_ports "pl_irq_er"] ;# Bank 44 VCCO - VCC3V3 - IO_L1P_AD11P_44 set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports "pl_irq_er"] ;# Bank 44 VCCO - VCC3V3 - IO_L1P_AD11P_44 

• 1
• 2
• 3
• 4
• 5
• 6
• 7
• 8
• 9

ZedBoard

# ---------------------------------------------------------------------------- # User DIP Switches - Bank 35 # ---------------------------------------------------------------------------- set_property PACKAGE_PIN F22 [get_ports {pl_irq_er}]; # "SW0" set_property PACKAGE_PIN G22 [get_ports {pl_irq_ef}]; # "SW1" set_property PACKAGE_PIN H22 [get_ports {pl_irq_lh}]; # "SW2" set_property PACKAGE_PIN F21 [get_ports {pl_irq_ll}]; # "SW3" #set_property PACKAGE_PIN H19 [get_ports {SW4}]; # "SW4" #set_property PACKAGE_PIN H18 [get_ports {SW5}]; # "SW5" #set_property PACKAGE_PIN H17 [get_ports {SW6}]; # "SW6" #set_property PACKAGE_PIN M15 [get_ports {SW7}]; # "SW7" # Set the bank voltage for IO Bank 35 to 1.8V by default. # set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports -of_objects [get_iobanks 35]]; set_property IOSTANDARD LVCMOS25 [get_ports -of_objects [get_iobanks 35]]; #set_property IOSTANDARD LVCMOS18 [get_ports -of_objects [get_iobanks 35]]; 

• 1
• 2
• 3
• 4
• 5
• 6
• 7
• 8
• 9
• 10
• 11
• 12
• 13
• 14
• 15
• 16
• 17

在Diagram中点击下图中的Run Connection Automation,可以配置对应开发板默认的Zynq设置。 

弹出界面后点击OK。 
vivado将自动创建reset、interconnector的IP并进行连接 
ZCU102 

ZedBoard 

不用太关心Zynq或ZynqMP的具体配置和连接方式，我们直接使用这个工程就好了。

然后进行常规的操作

讯享网Generate Output Products Create HDL Wrapper Generate Bitstream File -> Export -> Export Hardware(Include bitstream) File -> Launch SDK 

• 1
• 2
• 3
• 4
• 5
• 6

最终在工程目录下的*.sdk中生成了config_mpsoc_wrapper_hw_platform_0文件夹，里面包含了PetaLinux需要的hdf文件和FPGA配置的bit文件。

注意：到这里还没有结束，下面的步骤可以防止PetaLinux编译是的错误问题。 
错误描述是fsbl或pmu-firmware在PetaLinux编译时出错，我自己感觉这是软件的bug或者是我的电脑网络不太好的问题。

解决的方法自己在Xilinx SDK中独立编译fsbl和pmufw的可执行文件。（pmufw只针对ZynqMP）

在操作方式如下图，分别建立fsbl和pmufw工程，工程代码下一个界面中的templates里选择对应的即可 
 

这样在.sdk/fsbl/Debug 和.sdk/pmufw/Debug中就分别得到了fsbl.elf和pmufw.elf两个可执行文件，我们在后面生成boot.bin时候需要使用到。

PetaLinux工程

$ systemctl start tftp.socket $ systemctl start tftp.service $ source /opt/pkg/petalinux/settings.sh $ petalinux-create -t project --template zynqMP -n zcu102-pl2ps_irq $ cd zcu102-pl2ps_irq/ $ petalinux-config --get-hw-description ../config_mpsoc_wrapper_hw_platform_0/ 

• 1
• 2
• 3
• 4
• 5
• 6
• 7

在petalinux-config中取消fsbl和pmufw的编译，取消它们的勾选 

保存并退出petalinux-config。

配置kernel打开UIO中断的支持

讯享网$ petalinux-config -c kernel Device Drivers ---> Userspace I/O drivers ---> < > generic Hilscher CIF Card driver <M> Userspace I/O platform driver with generic IRQ handling 

• 1
• 2
• 3
• 4
• 5
• 6

编译出设备树文件

$ petalinux-build -c device-tree 

• 1
• 2

中间有可能出现错误，一种情况是缺少libstdc++和glibc-devel,使用下面命令安装

讯享网yum install libstdc++.i686 yum install glibc-devel.i686 

• 1
• 2
• 3

还有一种情况就是在上面Vivado工程中提到的我们需要自己生成fsbl和pmufw文件，否则有时候会错误。当然我们刚才在petalinux-config中已经取消了它们的编译，这里应该不会出现这种情况。

在文件./components/plnx_workspace/device-tree-generation/pl.dtsi 中可以查看PL侧的设备树信息，里面包含了axi_gpio_0的设备树，需要用到。

注意： 
假如需要添加其他自定义设备树文件，如直接从Xilinx提供的开发板BSP中会有对应板子的dtsi文件，首先需要在system-user.dtsi中加入文本 
/include/ “board-conf.dtsi” 
其次需要修改./project-spec/meta-user/recipes-bsp/device-tree/device-tree-generation_%.bbappend 这个文件，加入文本 
file://board-user.dtsi \ 
两个必须同时修改了，才有效果，否则会出错说找不到文件。

/include/ "system-conf.dtsi" / { amba_pl@0 { #address-cells = <2>; #size-cells = <2>; compatible = "simple-bus"; ranges ; gpio@a0000000 { #gpio-cells = <2>; #interrupt-cells = <2>; compatible = "generic-uio"; gpio-controller ; interrupt-controller ; interrupt-parent = <&gic>; interrupts = <0 93 4>; reg = <0x0 0xa0000000 0x0 0x10000>; xlnx,all-inputs = <0x0>; xlnx,all-inputs-2 = <0x0>; xlnx,all-outputs = <0x1>; xlnx,all-outputs-2 = <0x0>; xlnx,dout-default = <0x00000000>; xlnx,dout-default-2 = <0x00000000>; xlnx,gpio-width = <0x8>; xlnx,gpio2-width = <0x20>; xlnx,interrupt-present = <0x1>; xlnx,is-dual = <0x0>; xlnx,tri-default = <0xFFFFFFFF>; xlnx,tri-default-2 = <0xFFFFFFFF>; }; uio@0 { compatible = "generic-uio"; status = "okay"; interrupt-controller; interrupt-parent = <&gic>; interrupts = <0 89 1>; }; uio@1 { compatible = "generic-uio"; status = "okay"; interrupt-controller; interrupt-parent = <&gic>; interrupts = <0 90 2>; }; uio@2 { compatible = "generic-uio"; status = "okay"; interrupt-controller; interrupt-parent = <&gic>; interrupts = <0 91 4>; }; uio@3 { compatible = "generic-uio"; status = "okay"; interrupt-controller; interrupt-parent = <&gic>; interrupts = <0 92 8>; }; }; chosen { bootargs = "earlycon clk_ignore_unused uio_pdrv_genirq.of_id=generic-uio"; stdout-path = "serial0:n8"; }; }; &uart1 { status = "disabled"; }; 

• 1
• 2
• 3
• 4
• 5
• 6
• 7
• 8
• 9
• 10
• 11
• 12
• 13
• 14
• 15
• 16
• 17
• 18
• 19
• 20
• 21
• 22
• 23
• 24
• 25
• 26
• 27
• 28
• 29
• 30
• 31
• 32
• 33
• 34
• 35
• 36
• 37
• 38
• 39
• 40
• 41
• 42
• 43
• 44
• 45
• 46
• 47
• 48
• 49
• 50
• 51
• 52
• 53
• 54
• 55
• 56
• 57
• 58
• 59
• 60
• 61
• 62
• 63
• 64
• 65
• 66
• 67
• 68
• 69
• 70
• 71
• 72
• 73
• 74

ZedBoard

讯享网/include/ "system-conf.dtsi" / { amba_pl { #address-cells = <1>; #size-cells = <1>; compatible = "simple-bus"; ranges ; gpio@ { #gpio-cells = <2>; #interrupt-cells = <2>; compatible = "generic-uio"; gpio-controller ; interrupt-controller ; interrupt-parent = <&intc>; interrupts = <0 33 4>; reg = <0x 0x10000>; xlnx,all-inputs = <0x0>; xlnx,all-inputs-2 = <0x0>; xlnx,all-outputs = <0x1>; xlnx,all-outputs-2 = <0x0>; xlnx,dout-default = <0x00000000>; xlnx,dout-default-2 = <0x00000000>; xlnx,gpio-width = <0x8>; xlnx,gpio2-width = <0x20>; xlnx,interrupt-present = <0x1>; xlnx,is-dual = <0x0>; xlnx,tri-default = <0xFFFFFFFF>; xlnx,tri-default-2 = <0xFFFFFFFF>; }; uio@0 { compatible = "generic-uio"; status = "okay"; interrupt-controller; interrupt-parent = <&intc>; interrupts = <0 29 1>; }; uio@1 { compatible = "generic-uio"; status = "okay"; interrupt-controller; interrupt-parent = <&intc>; interrupts = <0 30 2>; }; uio@2 { compatible = "generic-uio"; status = "okay"; interrupt-controller; interrupt-parent = <&intc>; interrupts = <0 31 4>; }; uio@3 { compatible = "generic-uio"; status = "okay"; interrupt-controller; interrupt-parent = <&intc>; interrupts = <0 32 8>; }; }; chosen { bootargs = "console=ttyPS0, earlyprintk uio_pdrv_genirq.of_id=generic-uio"; stdout-path = "serial0:n8"; }; }; 

• 1
• 2
• 3
• 4
• 5
• 6
• 7
• 8
• 9
• 10
• 11
• 12
• 13
• 14
• 15
• 16
• 17
• 18
• 19
• 20
• 21
• 22
• 23
• 24
• 25
• 26
• 27
• 28
• 29
• 30
• 31
• 32
• 33
• 34
• 35
• 36
• 37
• 38
• 39
• 40
• 41
• 42
• 43
• 44
• 45
• 46
• 47
• 48
• 49
• 50
• 51
• 52
• 53
• 54
• 55
• 56
• 57
• 58
• 59
• 60
• 61
• 62
• 63
• 64
• 65
• 66
• 67
• 68
• 69
• 70
• 71

两个板子的内容不太一样，跟ZynqMP和Zynq的区别有关系，在这里不用太去考虑。只考虑dtsi文件中相同的地方。

首先因为我们四个中断号都没有硬件IP，所以PetaLinux并没有在pl.dtsi中给他们生成设备树信息，所以我们需要受动添加，如

uio@0 { compatible = "generic-uio"; status = "okay"; interrupt-controller; interrupt-parent = <&intc>; interrupts = <0 29 1>; }; 

• 1
• 2
• 3
• 4
• 5
• 6
• 7
• 8

看amba_pl下gpio@中，跟PL.dtsi不同，将compatible的”xlnx,xps-gpio-1.00.a”改为了”generic-uio”，这样就将此axi_gpio_0改为了UIO的驱动类型。

看chosen的bootargs中增加了”uio_pdrv_genirq.of_id=generic-uio”。

ZynqMP和Zynq的一个区别需要注意，ZynqMP的interrupt-parent指向的是&gic,而Zynq指向了&intc。其实可以再看看其他的dtsi文件，可以发现，intc其实也是指向了cpu的gic，所以说实际上是一样的，并没有使用PL侧的INTC IP核中断。

ZynqMP还需要将uart1的status设置为disabled，不进行这个配置的话，系统会卡死在下面的log处

讯享网[ 0.008300] Console: colour dummy device 80x25 [ 0.012558] console [tty0] enabled [ 0.015924] bootconsole [cdns0] disabled 

• 1
• 2
• 3
• 4

将uart1 disabled掉就可以正常启动了。具体原因不太清楚，在这里就先这样处理了。在ug1209中的说明也中关闭了uart1。

下面就可以进行编译了

$ petalinux-build 

• 1
• 2

讯享网//对于Zynq $ petalinux-package --boot --fsbl=./images/linux/fsbl.elf --fpga --u-boot --force //对于ZynqMP $ petalinux-package --boot --fsbl=./images/linux/fsbl.elf --fpga --atf --pmufw --u-boot //保存pre-built $ petalinux-package --prebuilt --fpga ./images/linux/zed_video_wrapper.bit --force 

• 1
• 2
• 3
• 4
• 5
• 6
• 7
• 8

将/images/linux目录下的boot.bin和image.ub复制到SD卡上，插到ZCU102上，启动板子。

输入用户名root，密码root 
查看uio设备是否正常 

发现少了两个uio 
看前面的系统log，发现下降沿触发和低电平触发中断不可用，SW1和SW3不能用 

只有AXI GPIO，SW0，SW2的中断可用 

向上拨动SW0和SW2 

可以查看内核中的源码uio_pdrv_genirq.c和介绍https://01.org/linuxgraphics/gfx-docs/drm/driver-api/uio-howto.html 

何晔老师写到

在结合驱动代码./drviver/uio/uio_pdrv_genirq.c)可知，每个UIO设备会有对应的/dev/uioX的设备节点。用户态驱动程序的读操作会阻塞直到UIO硬件中断发生。UIO的中断处理程序uio_pdrv_denirq_handler()会关闭该硬件中断。用户态驱动程序需要通过write函数来触发uio_pdrv_genirq_irqcontrol()以完成中断的使能和关闭。

使用echo 0x1 > /dev/uio1来写入，重新开启uio中断。 

从何老师那里拷贝过来了两个测试代码，pin-uio-test.c和gpio-uio-test.c。对gpio-uio-test.c进行了修改，看了看LED灯的测试。

pin-uio-test.c

/* * This application reads/writes GPIO devices with UIO. * */ #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <sys/mman.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <errno.h> void usage(void) { printf("*argv[0] -d <UIO_DEV_FILE>\n"); printf(" -d UIO device file. e.g. /dev/uio0"); return; } int main(int argc, char *argv[]) { int c; int fd; char *uiod; unsigned i = 0; unsigned icount; int irq_on = 1; int err; printf("pin UIO test.\n"); while((c = getopt(argc, argv, "d:io:h")) != -1) { switch(c) { case 'd': uiod=optarg; break; case 'h': usage(); return 0; default: printf("invalid option: %c\n", (char)c); usage(); return -1; } } /* Open the UIO device file */ fd = open(uiod, O_RDWR); if (fd < 1) { perror(argv[0]); printf("Invalid UIO device file:%s.\n", uiod); usage(); return -1; } for(i = 0; ; ++i) { /* Print out a message, for debugging. */ if (i == 0) fprintf(stderr, "Started uio test driver.\n"); else fprintf(stderr, "Interrupts: %d\n", icount); /* enable IRQ, trigger the irqcontrol of driver */ write(fd, &irq_on, sizeof(irq_on)); /* Here we got an interrupt from the device. Do something to it. */ err = read(fd, &icount, 4); if (err != 4) { perror("uio read:"); break; } } return 0; } 

• 1
• 2
• 3
• 4
• 5
• 6
• 7
• 8
• 9
• 10
• 11
• 12
• 13
• 14
• 15
• 16
• 17
• 18
• 19
• 20
• 21
• 22
• 23
• 24
• 25
• 26
• 27
• 28
• 29
• 30
• 31
• 32
• 33
• 34
• 35
• 36
• 37
• 38
• 39
• 40
• 41
• 42
• 43
• 44
• 45
• 46
• 47
• 48
• 49
• 50
• 51
• 52
• 53
• 54
• 55
• 56
• 57
• 58
• 59
• 60
• 61
• 62
• 63
• 64
• 65
• 66
• 67
• 68
• 69
• 70
• 71
• 72
• 73
• 74
• 75
• 76
• 77

gpio-uio-test.c

讯享网/* * This application reads/writes GPIO devices with UIO. * */ #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <sys/mman.h> #include <fcntl.h> #define IN 0 #define OUT 1 #define GPIO_MAP_SIZE 0x10000 #define GPIO_DATA_OFFSET 0x00 #define GPIO_TRI_OFFSET 0x04 #define GPIO2_DATA_OFFSET 0x08 #define GPIO2_TRI_OFFSET 0x0C #define GIER 0x011C #define IP_IER 0x0128 #define IP_ISR 0x0120 void usage(void) { printf("*argv[0] -d <UIO_DEV_FILE> -i|-o <VALUE>\n"); printf(" -d UIO device file. e.g. /dev/uio0"); printf(" -i Input from GPIO\n"); printf(" -o <VALUE> Output to GPIO\n"); return; } int main(int argc, char *argv[]) { int c; int fd; int direction=IN; char *uiod; int value = 0; int valued = 0; int irq_on = 1; void *ptr; printf("GPIO UIO test.\n"); while((c = getopt(argc, argv, "d:io:h")) != -1) { switch(c) { case 'd': uiod=optarg; break; case 'i': direction=IN; break; case 'o': direction=OUT; valued=atoi(optarg); break; case 'h': usage(); return 0; default: printf("invalid option: %c\n", (char)c); usage(); return -1; } } /* Open the UIO device file */ fd = open(uiod, O_RDWR); if (fd < 1) { perror(argv[0]); printf("Invalid UIO device file:%s.\n", uiod); usage(); return -1; } /* mmap the UIO device */ ptr = mmap(NULL, GPIO_MAP_SIZE, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, 0); /* Print Interrupt Registers */ value = *((unsigned *) (ptr + GIER)); printf("%s: GIER: %08x\n",argv[0], value); value = *((unsigned *) (ptr + IP_IER)); printf("%s: IP_IER: %08x\n",argv[0], value); value = *((unsigned *) (ptr + IP_ISR)); printf("%s: IP_ISR: %08x\n",argv[0], value); /* Enable All Interrupts */ printf("%s: Enable All Interrupts in Regs\n", argv[0]); *((unsigned *)(ptr + GIER)) = 0x; *((unsigned *)(ptr + IP_IER)) = 0x3; *((unsigned *)(ptr + IP_ISR)) = 0x3; /* Enable UIO interrupt */ write(fd, &irq_on, sizeof(irq_on)); if (direction == IN) { /* Read from GPIO */ *((unsigned *)(ptr + GPIO_TRI_OFFSET)) = 255; value = *((unsigned *) (ptr + GPIO_DATA_OFFSET)); printf("%s: input: %08x\n",argv[0], value); } else { /* Write to GPIO */ *((unsigned *)(ptr + GPIO_TRI_OFFSET)) = 0; value = valued; *((unsigned *)(ptr + GPIO_DATA_OFFSET)) = value; } /* Print Interrupt Registers */ value = *((unsigned *) (ptr + GIER)); printf("%s: GIER: %08x\n",argv[0], value); value = *((unsigned *) (ptr + IP_IER)); printf("%s: IP_IER: %08x\n",argv[0], value); value = *((unsigned *) (ptr + IP_ISR)); printf("%s: IP_ISR: %08x\n",argv[0], value); munmap(ptr, GPIO_MAP_SIZE); return 0; } 

• 1
• 2
• 3
• 4
• 5
• 6
• 7
• 8
• 9
• 10
• 11
• 12
• 13
• 14
• 15
• 16
• 17
• 18
• 19
• 20
• 21
• 22
• 23
• 24
• 25
• 26
• 27
• 28
• 29
• 30
• 31
• 32
• 33
• 34
• 35
• 36
• 37
• 38
• 39
• 40
• 41
• 42
• 43
• 44
• 45
• 46
• 47
• 48
• 49
• 50
• 51
• 52
• 53
• 54
• 55
• 56
• 57
• 58
• 59
• 60
• 61
• 62
• 63
• 64
• 65
• 66
• 67
• 68
• 69
• 70
• 71
• 72
• 73
• 74
• 75
• 76
• 77
• 78
• 79
• 80
• 81
• 82
• 83
• 84
• 85
• 86
• 87
• 88
• 89
• 90
• 91
• 92
• 93
• 94
• 95
• 96
• 97
• 98
• 99
• 100
• 101
• 102
• 103
• 104
• 105
• 106
• 107
• 108
• 109
• 110
• 111
• 112
• 113
• 114
• 115
• 116
• 117
• 118
• 119
• 120
• 121
• 122
• 123

在虚拟机中编译

$ aarch64-linux-gnu-gcc pin-uio-test.c -o pin-uio-test $ aarch64-linux-gnu-gcc gpio-uio-test.c -o gpio-uio-test 

• 1
• 2
• 3

在ZCU102中测试，并拨开关和观察LED。 

因为开关没有滤波，容易震荡产生多次中断。

实验结论

参考何老师的例子，学习了UIO外设驱动和中断的操作，对Linux驱动有了一些了解。同时测试了ZynqMp和Zynq器件，还解决了一些bug问题。

之后准备将我裸机的代码使用UIO来进行移植，因为像VDMA，Video Frame Buffer Write/Read，Video Mixer这些IP在内核中的驱动太复杂了，我搞不明白，还是直接操作寄存器来的方便些。毕竟我的系统不是很复杂的，裸机程序使用UIO来移植到Linux中还是相对简单的。