ZYNQ无SD卡纯NAND Flash启动Linux全攻略

文章目录

[ZYNQ无SD卡纯NAND Flash启动Linux全攻略](#ZYNQ无SD卡纯NAND Flash启动Linux全攻略)
- [💡 核心思路提前看](#💡 核心思路提前看)
- [🛠️ 第一步：Vivado硬件配置 (开启NAND控制器)](#🛠️ 第一步：Vivado硬件配置 (开启NAND控制器))
- [🐧 第二步：PetaLinux系统配置 (划分Flash分区)](#🐧 第二步：PetaLinux系统配置 (划分Flash分区))
- - [1. 创建工程并导入硬件](#1. 创建工程并导入硬件)
  - [2. 配置NAND Flash分区（关键！）](#2. 配置NAND Flash分区（关键！）)
  - [3. 配置系统从NAND启动](#3. 配置系统从NAND启动)
  - [4. 配置文件系统打包进内核 (最稳妥的方案)](#4. 配置文件系统打包进内核 (最稳妥的方案))
- [⚙️ 第三步：编译与生成文件](#⚙️ 第三步：编译与生成文件)
- - [生成 BOOT.bin](#生成 BOOT.bin)
- [⚡ 第四步：通过JTAG烧录文件到NAND Flash](#⚡ 第四步：通过JTAG烧录文件到NAND Flash)
- - [1. 准备烧录环境](#1. 准备烧录环境)
  - [2. 使用 Program Flash 工具烧录](#2. 使用 Program Flash 工具烧录)
- [🚀 第五步：见证奇迹的时刻](#🚀 第五步：见证奇迹的时刻)
- [💡 常见问题排坑 (FAQ)](#💡 常见问题排坑 (FAQ))

在ZYNQ开发中，大家最常用的是SD卡启动。但如果在实际产品或特定项目中， 板子上没有SD卡槽，只有NAND Flash ，我们该如何把Linux系统跑起来呢？

很多新手遇到这个问题会一头雾水：.elf文件怎么来？BOOT.bin怎么生成？内核又该放在哪？别慌，这篇教程将手把手教你如何配置、生成文件并烧录，带你彻底打通NAND Flash启动的任督二脉！

💡 核心思路提前看

在NAND Flash启动模式下，我们需要把所有启动文件烧录到Flash的特定 分区（地址偏移量） 中。

ZYNQ启动分为几个阶段，对应的文件和生成方式如下：

BOOT.bin ：包含FSBL (.elf)、FPGA比特流 (.bit)、U-Boot (.elf)。放在Flash起始地址。
image.ub：包含Linux内核、设备树（Device Tree）和根文件系统（Rootfs）。放在Flash的Kernel分区。

注意：为了让小白最快成功，本文采用initramfs（根文件系统打包进内核镜像）的方式，这样只需要烧录BOOT.bin和image.ub两个文件即可！

🛠️ 第一步：Vivado硬件配置 (开启NAND控制器)

要在NAND中启动，ZYNQ的PS端必须开启NAND控制器。

打开Vivado，进入Block Design，双击ZYNQ7 Processing System IP核。
点击 Peripheral I/O Pins。
找到 Memory Interfaces -> 勾选 SMC (NAND)。
检查你的原理图，配置正确的NAND引脚和Bank电平（通常是Bank 500, 1.8V或3.3V）。
正常进行 Run Synthesis -> Run Implementation -> Generate Bitstream。
导出硬件：点击 File -> Export -> Export Hardware，务必勾选"Include bitstream" ，生成 .xsa 文件（老版本叫 .hdf）。

🐧 第二步：PetaLinux系统配置 (划分Flash分区)

将生成的 .xsa 文件拷贝到Ubuntu虚拟机中，开始PetaLinux的配置。

1. 创建工程并导入硬件

bash 复制代码

petalinux-create --type project --template zynq --name nand_boot_test
cd nand_boot_test
petalinux-config --get-hw-description=<你的xsa文件所在目录>

2. 配置NAND Flash分区（关键！）

在弹出的配置界面中，我们需要对NAND Flash进行"切蛋糕"：

进入 Subsystem AUTO Hardware Settings -> Flash Settings。

在这里，配置你的NAND分区表。假设你的NAND比较大（比如128MB或256MB），我们可以这样分：

Partition 0 : name = boot, size = 0x500000 (5MB，用来放BOOT.bin)
Partition 1 : name = bootenv, size = 0x20000 (128KB，用来放U-Boot环境变量)
Partition 2 : name = kernel, size = 0x2000000 (32MB，用来放image.ub，包含了内核和文件系统)
Partition 3 : name = spare, size = 剩余大小 (留作后用)

(记下kernel分区的起始偏移量：0x500000 + 0x20000 = 0x520000，后面烧录要用！)

3. 配置系统从NAND启动

仍在刚才的菜单中：

进入 Subsystem AUTO Hardware Settings -> Advanced bootable images storage Settings。
将 boot image settings 和 kernel image settings 的启动介质都改为 primary flash。

4. 配置文件系统打包进内核 (最稳妥的方案)

退回主菜单，进入 Image Packaging Configuration。
将 Root filesystem type 设置为 INITRAMFS。
保存并退出 (Save -> Exit)。

⚙️ 第三步：编译与生成文件

配置完成后，一键编译：

bash 复制代码

petalinux-build

等待编译完成后，所有的原材料就准备好了！

生成 BOOT.bin

在终端输入以下命令，PetaLinux会自动把 fsbl.elf、system.bit 和 u-boot.elf 打包成一个 BOOT.bin 文件：

bash 复制代码

petalinux-package --boot --fsbl --fpga --u-boot --force

打包成功后，你需要的文件都在 images/linux/ 目录下：

BOOT.bin （系统引导文件）
image.ub （内核+设备树+根文件系统）

将这两个文件拷贝到你的Windows电脑上。

⚡ 第四步：通过JTAG烧录文件到NAND Flash

因为没有SD卡，我们不能把文件拷进卡里让它自己更新。我们需要借助下载器（JTAG）和 Vitis (或 Xilinx SDK) 将文件硬写进NAND Flash。

1. 准备烧录环境

用JTAG连接开发板和电脑。
将开发板的启动模式拨码开关拨到 JTAG 模式（很重要！不然可能连不上）。
开发板上电。
打开 Vitis (或者 Vivado 中点击 Tools -> Launch Vitis IDE)。

2. 使用 Program Flash 工具烧录

在 Vitis 菜单栏点击 Xilinx -> Program Flash (老版本SDK是 Xilinx Tools -> Program Flash)。

我们需要烧录两次（或者合并烧录）：

第一次烧录：BOOT.bin

Hardware Platform: 选择你的XSA导出的平台（如果有的话，没有可留空，工具会自动检测）。
Image File : 选择你刚生成的 BOOT.bin。
Offset : 填入 0x0 （BOOT.bin永远在Flash的最开头）。
Flash Type : 选择 nand。
FSBL File : 选择 images/linux/zynq_fsbl.elf（烧录工具需要借助FSBL来操作Flash）。
点击 Program。等待进度条走完。

第二次烧录：image.ub

Image File : 选择你刚生成的 image.ub。
Offset : 填入 0x520000 （这是我们在第二步划分的 kernel 分区起始地址！千万别填错，否则会覆盖BOOT.bin）。
Flash Type : 选择 nand。
FSBL File: 同上。
点击 Program 。image.ub 比较大，烧录需要一些时间，耐心等待。

🚀 第五步：见证奇迹的时刻

烧录完成后，关闭开发板电源。
将开发板的启动模式拨码开关拨到 NAND 启动模式（具体参考你的开发板手册）。
打开串口调试助手（MobaXterm、Putty等），波特率通常设为 115200。
重新给开发板上电！

如果在串口终端中，你看到了熟悉的 U-Boot 倒计时，接着跑出 Linux 的企鹅图标和启动日志，最后停在 petalinux login: 提示符前......

🎉 恭喜你！你已经成功掌握了ZYNQ从NAND Flash启动的全套流程！

💡 常见问题排坑 (FAQ)

Q1：烧录时提示 "Flash Operation Failed" 怎么办？

A：请检查：1. JTAG是否连接稳定；2. 启动拨码是否在JTAG模式；3. 烧录界面填入的FSBL文件是否正确；4. 原理图NAND引脚是否在Vivado中配置正确。

Q2：U-Boot启动了，但是提示找不到 image.ub？

A：大概率是偏移地址填错了 。U-Boot去 0x520000 找内核，但你烧录到了别的地方，或者在PetaLinux配置分区时，kernel分区的地址和烧录地址不一致。去比对一下U-Boot打印的分区表信息。

Q3：这种initramfs方式关机后保存的文件会丢失吗？

A：会丢失。 initramfs是在内存中解压运行的临时根文件系统。如果你想让修改的文件永久保存，后续需要学习如何挂载 JFFS2 或 UBIFS 文件系统。但对于小白打通"从0到1"的启动流程，本教程的方案是最不易出错的！