【ZYNQ的Linux开发】移植Ubuntu根文件系统

ZYNQ移植Ubuntu根文件系统

（1）拉取系统镜像

Zynq 7000是 32 位处理器，用 armhf 架构，ZynqMP是64位处理器，用arm64,这里用的是zynq7010的垃圾佬矿板所以用是armhf

①准备环境并下载镜像

拉取 Ubuntu 20.04 (Focal) 的最小化系统：

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sudo apt update
sudo apt install qemu-user-static debootstrap -y
sudo mkdir ~/ubuntu-rootfs
sudo ln -s /usr/share/debootstrap/scripts/gutsy /usr/share/debootstrap/scripts/focal
sudo qemu-debootstrap --arch armhf --variant=minbase --verbose focal ~/ubuntu-rootfs/ http://mirrors.ustc.edu.cn/ubuntu-por

等待下载完成， ~/ubuntu-rootfs/ 目录下就会生成基础的 Linux 目录结构

（2）环境挂载与系统切换

需要借用宿主机的硬件节点，让刚刚那个空壳系统能够联网和运行

①复制网络解析配置

空壳系统马上需要用 apt update去网上下载软件。虽然宿主机有网络，但空壳系统内部不知道 DNS 服务器是谁，所以把这个网络解析配置给它

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sudo cp -b /etc/resolv.conf ~/ubuntu-rootfs/etc/resolv.conf

②创建并执行挂载脚本

Linux 有一个核心哲学：一切皆文件。系统的运行状态、硬件设备，都是以"文件"的形式存在于 /proc、/sys 和 /dev 这几个目录里的。因为空壳系统没有自己真正运行的内核，所以必须把宿主机电脑的这几个目录映射到空壳系统的对应目录里

创建一个名为 ch-mount.sh 的文件：

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nano ch-mount.sh

将以下脚本内容完整粘贴进去：

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#!/bin/bash
function help() {
    echo "usage: ch-mount.sh [-m <path>] [-u <path>] <command> [<args>]"
}
while getopts "m:u:" arg
do
    case $arg in
        m)
            sudo mount -t proc /proc ${2}proc
            sudo mount -t sysfs /sys ${2}sys
            sudo mount -o bind /dev ${2}dev
            sudo mount -o bind /dev/pts ${2}dev/pts        
            sudo chroot ${2}
            ;;
        u)
            sudo umount ${2}proc
            sudo umount ${2}sys
            sudo umount ${2}dev/pts
            sudo umount ${2}dev
            ;;
        ?)
            help
            exit 1
    esac
done

保存退出后，赋予执行权限并挂载进入环境：

shell 复制代码

chmod +x ch-mount.sh
sudo bash ch-mount.sh -m ~/ubuntu-rootfs/

执行成功后，终端提示符会发生变化，说明已经进入了 Zynq 的 ARM 系统内部。接下来的命令都在这个新环境下执行

（3）根文件系统精装修

①配置 Ubuntu 20.04 国内源

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cat > /etc/apt/sources.list << EOF
deb http://mirrors.ustc.edu.cn/ubuntu-ports/ focal main universe restricted multiverse
deb http://mirrors.ustc.edu.cn/ubuntu-ports/ focal-updates main universe restricted multiverse
deb http://mirrors.ustc.edu.cn/ubuntu-ports/ focal-backports main universe restricted multiverse
deb http://mirrors.ustc.edu.cn/ubuntu-ports/ focal-security main universe restricted multiverse
EOF

apt update

②安装必备软件包与开发工具

ubuntu的空壳系统是自带apt和 dpkg，因此为啥这一步不在板子上做呢，因为这个空没有有 NetworkManager，也没有 dhclient（自动获取 IP 的工具），甚至连 ping和 ifconfig都没有，所以根本连不上网

除了基础的网络和系统管理工具，这里特意加入了 libiio-utils 和 i2c-tools。在 Zynq 平台上调试高速数据采集和无线电通信外设时，这些工具配合 Linux 内核驱动会极其顺手，能直接跨越 PL/PS 端读取数据

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apt install language-pack-en-base sudo ssh net-tools wireless-tools network-manager iputils-ping rsyslog bash-completion htop vim kmod libiio-utils i2c-tools build-essential --no-install-recommends -y

③账户与权限设置

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# 设置 root 密码
passwd root

# 添加日常用户 (按提示输入密码)
adduser zyc 

# 赋予该用户 sudo 权限
echo "zyc    ALL=(ALL:ALL) ALL" >> /etc/sudoers

# 设置主机名与本地解析
echo "zynq7010" > /etc/hostname
echo "127.0.0.1 localhost" >> /etc/hosts
echo "127.0.1.1 zynq7010" >> /etc/hosts

（4）Zynq 专属底层适配

这是决定系统能否在板子上正常跑起来的最关键步骤。当内核完成底层硬件的初始化后，它会根据 U-Boot 传递的启动参数（bootargs，例如 root=/dev/mmcblkXp2），直接去 SD 卡定位并强行挂载初步的根文件系统。踹开大门后，内核随即将系统的控制权全权交接给 Ubuntu 的一号进程 systemd。随后，接管大权的 systemd 才会去读取你配置的 /etc/fstab，对根目录应用高级挂载属性（如只读保护、取消访问时间记录），并挂载其他辅助分区（如 /boot/uboot）

①开启 Zynq 硬件串口登录 (Systemd 方式)

Zynq 的默认 PS 端串口为 ttyPS0。抛弃老旧的 Upstart，直接激活 Systemd 服务

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systemctl enable serial-getty@ttyPS0.service

②配置 SD 卡分区挂载表 (fstab)

/etc/fstab（File System Table）就是一张明确的开机挂载表，系统每次开机都会严格按照这张表去寻找并挂载硬盘分区

Zynq 从 SD 卡启动时，我的zynq7010的SD 卡被识别为 /dev/mmcblk0，但zynqMP被识别为/dev/mmcblk1

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cat > /etc/fstab << EOF
# <file system>   <dir>         <type>    <options>                          <dump> <pass>
/dev/mmcblk0p2    /             ext4      defaults,noatime,errors=remount-ro   0      1
/dev/mmcblk0p1    /boot/uboot   vfat      defaults,noatime                     0      0
EOF

（5）清理战场与打包收尾

①清除下载缓存并退出环境

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apt clean
exit

②卸载硬件节点

退回到 x86 虚拟机的终端后，务必执行解挂载命令，防止损坏宿主机：

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sudo bash ch-mount.sh -u ~/ubuntu-rootfs/

③最终的烧录准备

至此，ubuntu根文件系统已经制作完毕。接下来你需要准备一张 SD 卡，将其分为两个区：

第一个分区 (FAT32): 放入用Petalinux 编译出来的 BOOT.BIN 和 image.ub和boot.scr
第二个分区 (EXT4): 将 ~/ubuntu-rootfs/ 目录下的所有文件原封不动地 cp -a 拷贝进去

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sudo cp -a ~/ubuntu-rootfs/. /目标位置

参考文档

制作适用于ZYNQ（ARM平台）的Ubuntu系统_zynq ubuntu-CSDN博客

Gemini