Wie bootet man Linux auf einem Xilinx FPGA?

Das Booten von Linux auf einem Xilinx FPGA beinhaltet die Verwendung einer SoC-basierten FPGA-Plattform wie der Zynq-7000 oder Versal, die sowohl programmierbare Logik (PL) als auch ein Prozessorsystem (PS, typischerweise ARM Cortex-A9/A53) integriert. Hier ist eine Schritt-für-Schritt-Übersicht:

Linux auf einem Xilinx FPGA booten (z. B. Zynq-7000)

1. Geeignete Hardware verwenden

Du benötigst ein FPGA-Board mit integriertem ARM-Prozessor, z. B.:

• ZedBoard

• PYNQ-Z1 / Z2

• ZCU102 (für Zynq UltraScale+)

• Ultra96

Diese Boards enthalten:

• Processing System (PS): ARM-CPU zum Ausführen von Linux

• Programmable Logic (PL): FPGA für benutzerdefinierte Hardware

2. Tools installieren

Du brauchst:

• Xilinx Vivado / Vitis

• PetaLinux Tools

• Serielles Terminal (z. B. PuTTY, minicom)

3. Hardware-Design in Vivado erstellen

1. Vivado öffnen → Block Design erstellen

2. ZYNQ7 Processing System hinzufügen

3. Block Automation ausführen

4. (Optional) Eigene IP-Blöcke hinzufügen (z. B. GPIO, AXI)

5. Bitstream generieren

 Design exportieren:

4. PetaLinux-Projekt erstellen

Kernel, Device Tree, RootFS anpassen:

5. Linux-Image bauen

Erzeugte Dateien:

• BOOT.BIN (Bootloader + Bitstream + FSBL)

• image.ub (Kernel + Device Tree + RootFS)

• boot.scr (U-Boot-Skript, optional)

6. SD-Karte vorbereiten

SD-Karte mit FAT32 formatieren und kopieren:

• BOOT.BIN

• image.ub

• (optional) boot.scr

In das FPGA-Board einlegen.

7. Verbinden & Booten

• Serielles Terminal öffnen (115200 Baud)

• Board einschalten

• Du siehst U-Boot → dann Linux-Boot-Meldungen

Am Ende erscheint ein Prompt:

Tipp: Vorgefertigte Linux-Images (z. B. PYNQ)

Für Boards wie PYNQ-Z1 kannst du einfach ein fertiges Linux-Image verwenden:

• Download: www.pynq.io

• Auf SD-Karte flashen

• Linux mit Jupyter & Python startet automatisch

Zusammenfassung der Dateien

Was passiert beim Booten?

1. FSBL: Initialisiert System, lädt Bitstream

2. U-Boot: Lädt Kernel

3. Linux-Kernel: Initialisiert Treiber, mountet RootFS

4. Shell: Bereit zur Nutzung über UART oder Netzwerk