Embedded Linux für SoC Applikationen

Transkript

1 Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft Embedded Linux für SoC Applikationen Beispielkonfiguration Virtex4 FX März 2009 Georg Schardt

2 Embedded Linux für SoC Applikationen Modulaufbau Entwicklungsumgebung Anwendungsbeispiel Folie 2

3 Modulaufbau Virtex4 FX12 Minimodul 64MB Ram 4MB Flash Gängige Schnittstellen (Ethernet, RS232, ) Unterstützung von freien I/O Anbindung zusätzlicher Peripherie mittels PLB Komponenten Hardcore (OnChip) PowerPC 648kb BlockRam Logic Cells Folie 3

4 Modulaufbau Ziel Flexibles, frei konfigurierbares FPGA Modul Lizenzfreies Linux Betriebssystem Ethernet Schnittstellen: RS232, SPI, CAN GPIO Benutzerprogramme Kein externer Speicher, 4MB Flash! Folie 4

5 Entwicklungsumgebung Hardwarekonfiguration EDK 11.2 Software-Cross-Compiler Bootloader Linuxkernel root-filesystem Folie 5

6 Hardwarekonfiguration FPGA Konfiguration Xilinx EDK konfiguriert PowerPC Base System Builder Vorhandene IP-Cores Eigene Module über EDK Templates im ISE Folie 6

7 Hardwarekonfiguration FPGA Konfiguration Memory mapped IO-Module EDK erstellt Device Tree für Linux-Kernel PPC - Resetvektor 0xFFFFFFFC Folie 7

8 Bootloader U-Boot: universeller Bootloader Bios Funktionen Flash lesen, schreiben Filesystem testen Bootparameter und DeviceTree an Kernel übergeben RS232 U-Boot Konsole Folie 8

9 Linuxkernel git.xilinx.com Kopie des offiziellen Linuxkernels Xilinx Treiber Zusatzprojekte Wiki Folie 9

10 Busybox Mini Distribution Komplettes root-filesystem Grundlegende Programme (cd,cp,ls ) < 1 MB Flash 2MB Flash für Userprogramme JFFS Dateisystem Speziell für Flash Langsam, aber nicht flüchtig RAMDISK aber ebenfalls möglich Folie 10

11 IDAC - Interferometer Data Acquisition and Control Unit FPGA basierte Ausleseelektronik für das Fernerkundungsinstrument GLORIA Gemeinschaftsprojekt vom FZJ und KIT Einsatz auf Höhenflugzeug HALO, Geophysica sowie Ballon geplant Instrument wird außerhalb der Kabine und komplett von der Bodenstation betrieben Elektronik + IR-Spektrometer GLORIA-Instrument Folie 11 Höhenflugzeug HALO

12 IDAC - Interferometer Data Acquisition and Control Unit High Speed Detektor Interface 2x GBit LVDS Link Datentransferrate via Camera Link Schnittstelle (160MB/s) Lokaler Speicher (ZBTRAM) für onboard Proccessing Mini-Modul dient als universelles Standardinterface Anbindung an HostPC via Gbit-Ethernet für Housekeeping Daten und Telekommandierung Mini-Modul im IDAC-Mainboard Folie 12

13 CPU / RAM und LAN Interface MAINBOARD Mini-Modul Power-PC 405/300MHz 1Gbit LAN IFM RS232 DET RS232 CPU RS232 DEBUG RS232 JTAG COM 1 (LVTTL) COM 2 (LVTTL) COM 3 (LVTTL) COM 4 (LVTTL) LPT1 (LVTTL) FPGA I/O 32bit Data 16bit Adress Folie 13

14 Mini-Modul in IDAC-Elektronik Mini-Modul als PiggyPack Modul auf IDAC Mainboard integriert Anbindung an HostPC via Gbit-Ethernet max. Datentransferrate: Mbit /s Anbindung an IDAC Mainboard: Datenbus zum FPGA (32 Bit Daten, 16 Bit Adressen) Datenaustausch über Register Serielle Schnittstellen (RS232 / Baud) Detektor, IFM, CPU, Debug JTAG - Schnittstelle Ethernet und RS232 standard IP EDK11.2 JTAG über GPIO nachgebildet Folie 14

15 Folie 15

16 Danke für Ihre Aufmerksamkeit Folie 16

17 Cross-Compiler PPC-Code auf PC kompilieren: Bootloader Linux-Kernel Filesystem buildroot System erstellt cross-compiler und rootfilesystem (busybox) Menügeführte Konfiguration Folie 17

18 IDAC - Interferometer Data Acquisition and Control Unit Detektor interface ext. Clock ext. Trigger RS232 Detector Setup Data Data I/O Buffer Gigabit Link Receiver (2x) Processing Unit 80 MHz Master FPGA Flash JTAG Data Bus Mini-Modul FPGA + PPC (Virtex 4 FX12) ROM / RAM Control Unit GigaBit Ethernet M quadrature laser IFME Unit Digital SERVO Drive 16 bit 80 MSPS ADC (2X) Piezoelectric, Stepper Drive I/O Buffer ZBTRAM Xilinx Virtex 4 SX35 ZBTRAM Camera Link Transmitter (Copper or Fibre optics) Camera Link Recorder interface Folie 18