2025-04-08

如何在 Macnica Sulfur Agilex 5 開發套件中構建 Boot Loader、Linux Kernel 和 SD 卡

介紹

提供Mpression Sulfur Type-A開發套件建構Boot Loader/Linux Kernel/SD Card的說明。本文說明基於以下連結的操作過程。

環境

Mpression Sulfur Type-A
Quartus® Prime Pro 22.3
Ubuntu 22.04 LTS

注意

下載並使用Sulfur原始程式碼。
U-Boot配置使用專用defconfig(socfpga_agilex5_sulfur_defconfig)。
Linux device tree是從專用設備樹 socfpga_agilex5_sulfur.dts 產生的。
U-Boot 和 Linux 內核構建過程必須在 Linux 作業系統環境下進行。
本文檔中的過程已在Ubuntu 22.04 LTS上得到驗證。

1.Compiler tool chain 設定

1-1 下載並解壓縮toolchain


wget https://developer.arm.com/-/media/Files/downloads/gnu/11.2-2022.02/binrel/gcc-arm-11.2-2022.02-x86_64-aarch64-none-linux-gnu. tar.xz tar xf gcc-arm-11.2-2022.02-x86_64-aarch64-none-linux-gnu.tar.xz rm -f gcc-arm-11.2-2022.02-x86_64-aarch64-none-linux-gnu.tar.xz

1-2 設置環境變數


export PATH=`pwd`/gcc-arm-11.2-2022.02-x86_64-aarch64-none-linux-gnu/bin:$PATH export ARCH=arm64 export CROSS_COMPILE=aarch64-none-linux-gnu-

1-3 安裝其他必要套件


sudo apt install build-essential bison flex ncurses-dev swig libssl-dev

注意：若使用Ubuntu以外的OS，則命令以及所需的軟體包可能有所不同。

2.如何獲得Source Tree

Macnica Sulfur ~ Agilex™ 5 FPGA E 系列|文檔 |RocketBoards.org

下載內容如下

File name (xxx is variable)	Summary
README.EN / README.JP	Text of the original source tree location information and build instructions
arm-trusted-firmware-xxx.tgz	Arm Trusted Firmware (ATF) source tree
u-boot-socfpga-xxx.tgz	Source tree of U-Boot
linux-socfpga-xxx.tgz	Linux kernel/driver source tree
poky-build-xxx.tgz	Archive of configuration and recipes for RootFS (Yocto Poky) build
poky-socfpga-sources-xxx.tgz	Archive of OSS source tree included in RootFS (*1)

(*1) Because the file size is large, you may need to download it separately. (See README)

3.建立Arm Trusted Firmware (ATF)

提取並建立目錄
export PATH=`pwd`/gcc-arm-11.2-2022.02-x86_64-aarch64-none-linux-gnu/bin:$PATH export ARCH=arm64 export CROSS_COMPILE=aarch64-none-linux-gnu-

建構ATF

make -j 48 PLAT=agilex5 bl31

4.建構SSBL(U-Boot)和FSBL(U-Boot SPL)

提取並建立目錄
tar xf u-boot-socfpga-xxx.tgz cd u-boot-socfpga-xxx

將之前建構的ATF(bl31.bin)連結至U-Boot Source tree

ln -s . /arm-trusted-firmware-xxx/build/agilex5/release/bl31.bin .

設置連結後，須確保使用ls -al命令正確識別目標

建構FSBL和SSBL
make mrproper make socfpga_agilex5_sulfur_defconfig make -j 48

對於FSBL，使用HEX格式檔案，他會在make時自動生成(spl/u-boot-spl-dtb.hex)，但也可透過以下命令手動轉換

aarch64-none-linux-gnu-objcopy -I binary -O ihex --change-addresses 0x0 spl/u-boot-spl-dtb.bin spl/u-boot-spl.ihex

*注意:自動生成與手動生成是相同的，後者為Quartus 24.2之前設計使用的舊程式

5.建構Linux kernel/driver

提取並建立目錄
tar xf linux-socfpga-xxx.tgz cd linux-socfpga-xxx

建構Linux kernel/device tree

make defconfig
make -j 48 Image && make intel/socfpga_agilex5_sulfur.dtb

建構driver module
make -j 48 modules mkdir modules_install export INSTALL_MOD_PATH=./modules_install make modules_install


cd modules_install tar czf modules_sulfur_xxx.tgz lib

6.建構結果

Deliverables	File name (xxx is optional)	Summary
FSBL	u-boot-spl-dtb.hex or u-boot-spl.ihex	ihex image of U-Boot SPL, used in combination with configuration data to be written to SDM (* see appendix)
SSBL & ATF	u-boot.itb	.itb file containing the U-Boot and ATF. Stored on the FAT partition of the boot SD card.
Linux kernel	Image	Linux kernel image. Stored on the FAT partition of the SD card for boot.
Linux Device Tree	socfpga_agilex5_sulfur.dtb	Linux device tree Blob, stored in the FAT partition of the boot SD card.
Linux driver Module	modules_sulfur_xxx.tgz	Linux driver module archive. Extracted and used under /lib/modules in the rootfs partition of the boot SD card.

7.Create SD Card

7-1.SD Card 內容

Outside the SD Card (Stored in QSPI Flash)

● Phase 1 FPGA Image (.jic)

● Phase 1 FPGA Image

● U-Boot SPL Hex/Binary (New)

SD Card: Partition 1

● Linux Kernel Image (Image)

● Phase 2 FPGA Image (ghrd.core.rbf)

● Device Tree Blob (socfpga_agilex_socdk.dtb)

● u-boot.itb

● U-Boot Image

● Trusted Firmware-A (New! Described as ATF in articles on RocketBoards.org)

● Device Tree File

SD Card: Partition 2

● Rootfs Image

7-2.硬體設計

下載GHRD Configuration File，包含燒錄檔案以及完整Project

Macnica Sulfur ~ Agilex™ 5 FPGA E 系列|文檔 |RocketBoards.org

7-3.Rootfs

本文檔使用為Ubuntu 20.04，可至以下連結下載。

UbuntuBase 20.04.5 LTS(Focal Fossa)

cd $LINUX_BIN/a53
wget https://cdimage.ubuntu.com/ubuntu-base/releases/20.04/release/ubuntu-base-20.04.5-base-arm64.tar.gz

*檔案位置請根據自己需求放置

7-4.準備SD Card Image

以下請根據自己檔案位置將其複製到同個資料夾。

cd $TOP_FOLDER
sudo rm -rf sd_card && mkdir sd_card && cd sd_card
wget https://releases.rocketboards.org/release/2020.11/gsrd/tools/make_sdimage_p3.py
chmod +x make_sdimage_p3.py
mkdir sdfs && cd sdfs
cp $TOP_FOLDER/u-boot-socfpga/u-boot.itb .
cp $LINUX_BIN/a53/Image .
cp $LINUX_BIN/a53/socfpga_agilex_socdk.dtb .
cp $TOP_FOLDER/ghrd.core.rbf .
cd ..

mkdir rootfs-ubuntu && cd rootfs-ubuntu
sudo tar xf $LINUX_BIN/a53/ubuntu-base-20.04.5-base-arm64.tar.gz
sudo rm -rf lib/modules/*
sudo cp -r $LINUX_BIN/a53/modules/* lib/modules/
cd ..
ln -s rootfs-ubuntu rootfs

建立燒錄檔.img，以下範例分區1為56MB，分區2為800MB，總計856MB，可根據自己需求調整分區大小。
sudo python3 make_sdimage_p3.py -f \ -P sdfs/,num=1,format=fat32,size=56M \ -P rootfs/,num=2,format=ext3,size=800M \ -s 856M \ -n sdcard.img cd ..

7-5. 寫入SD Card

Linux 使用dd
$ sudo dd if=sdcard.img of=/dev/<your device path> status=progress

Winodes使用Win32DiskImager

https://sourceforge.net/projects/win32diskimager

7-6. 自訂SD Card

在Rocket Board rootfs使用為Yocto，一次性已建構所有內容，但在Ubuntu上我們需要自定義各種設置，否則會無法啟動。

將燒錄完畢SD Card重新插入，會見到兩個分區。
$ ls /dev/sd* # Before inserting the SD card sda sda1 sda2 sda3 $ ls /dev/sd* # After inserting the SD card sda sda1 sda2 sda3 sdb sdb1 sdb2 $ mkdir mnt # Create directory for mounting $ sudo mount /dev/sdb2 mnt

在上面的例子中，sdb 是 SD 卡磁碟。由於 sdb2 對應於文件系統，因此我們將配置這部分。

詳細可以參考以下。

Cyclone® V SoC Linux Construction Procedure: 7. Building the Root File System (rootfs)

or
sudo apt install qemu-user-static binfmt-support

安裝後，複製必要的檔並掛載 chroot 時方便的子目錄。

sudo cp -b /etc/resolv.conf mnt/etc/resolv.conf
sudo cp /usr/bin/qemu-aarch64-static mnt/usr/bin
sudo mount -t proc /proc mnt/proc
sudo mount -t sysfs /sys mnt/sys
sudo mount -o bind /dev mnt/dev
sudo mount -o bind /dev/pts mnt/dev/pts

sudo chroot mnt

安裝apt，並調整配置
chmod 1777 /tmp apt clean && apt update apt install -y vim git parted iproute2 netplan.io iputils-ping network-manager isc-dhcp-client kmod sudo openssh-server systemd

使用者以及密碼配置

passwd
adduser agilex
usermod -aG sudo agilex

網路配置

vim /etc/ssh/sshd_config # uncomment PasswordAuthentication yes
cat << EOF > /etc/netplan/00-default.yaml
network:
version: 2
renderer: networkd
ethernets:
eth0:
dhcp4: yes
EOF

完成後，退出並卸載每個目錄。

exit # Exit chroot
sudo umount mnt/proc
sudo umount mnt/sys
sudo umount mnt/dev/pts
sudo umount mnt/dev
sudo umount mnt