ZYNQ7000 SPI LCD与Petalinux_黑金zynq7z100驱动lcd屏

前言

ZYNQ内部集成两个ARM Cortex A9核心，Xilinx也推出了Petalinux工具，与Vidado搭配可以方便地完成Linux的uboot、kernel、rootfs部署。
开发板上集成了HDMI，但是需要在FPGA中实现逻辑，但是实现之后占用了7010快一半的资源，多少有点离谱，而且HDMI还是不方便，所以就用linux内核中的fbtft驱动来实现显示，只占用了几个EMIO以及PS端的SPI即可实现。

文中Vivado以及Petalinux版本均为v2018.3。

Vivado

在上文的基础上在PS的ZYNQ7 Processing System中增加使能SD0，ETH0，QSPI Flash，视使用情况而定。
generate output products -> create HDL wapper -> Elaborated Design I/O Ports -> Generate Bitstream -> Export Hardware（勾上include bitstream）。
启动一下SDK，在SDK的工作文件夹里找到system.hdf，拷出供Petalinux用。

Petalinux

Petalinux必须在Linux中运行，Vidado可以在Linux和Windows下运行。

Petalinux Config

安装玩Petalinx后，在每次打开终端之后要source一下petalinux安装目录下的setting.sh。
找一个目录新建vidado工程：petalinux-create -t project --template zynq -n <NAME>
进工程目录在载入HDF硬件描述文件：petalinux-config --get-hw-description=.
=后面跟着的是hdf文件所在目录，如果就在当前目录下写个.就行。
此时会弹出petalinux的配置界面，一般没什么要改的，这里把根文件系统的形式改为SD card。
如果以后要更改这些设置就运行petalinux-config。

Save保存，Exit退出。

Kernel Config

一般都要配置一下内核，主要涉及到一些驱动，不过Petalinux已经帮助配置了大部分功能了，直接编译也可以启动。

因为板子上连接了一块LCD屏幕，所以这里使能一下fbtft，这是一个Staging Driver，可以把很多LCD配置成fbx显示器。具体位置在Device Drivers → Staging drivers → Support for small TFT LCD display modules，空格使能到[*]，即直接编译进内核，再进去使能对应LCD的型号。

保存，退出。

Device Tree

内核使能了驱动相应的功能，Linux ARM系统要把功能与设备连接起来还需要设备树。Petalinux工程的供用户修改设备树在<工程目录>/project-spec/meta-user/recipes-bsp/device-tree/file/下的system-user.dtsi文件夹内。还有一部分由Petalinx自动生成的设备树在<用户目录>/components/plnx_workspace/device-tree/device-tree/下，从system-top.dts中可以看出来，用户可修改的设备树在最后，设备树有覆盖的功能呢，所以这里的设备树就不要动了，有需要添加的地方在system-user.dtsi中覆盖修改即可。
system-user.dtsi文件一般卖板子的会给模板，或者基于别的模板修改也行。

/include/ "system-conf.dtsi"
#define GPIO_ACTIVE_HIGH 0
#define GPIO_ACTIVE_LOW  1
/ {  
    model = "Zybo Development Board"; 
    compatible = "zynq7010,zynq-7020","xlnx,zynq-7000";
    usb_phy0: phy0 {
    		compatible = "ulpi-phy";
    		#phy-cells = <0>;
    		reg = <0xe0002000 0x1000>;
    		view-port = <0x170>;
    		drv-vbus;
	};
    leds {
		compatible = "gpio-leds";

		gpio-led1 {
			label = "led1";
			gpios = <&gpio0 56 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
			default-state = "off";
		};

		gpio-led2 {
			label = "led2";
			gpios = <&gpio0 57 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
			default-state = "on";
		};

		gpio-led3 {
			label = "led3";
			gpios = <&gpio0 58 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
			default-state = "off";
		};

		gpio-led4 {
			label = "led4";
			gpios = <&gpio0 59 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
			linux,default-trigger = "heartbeat";
		};
	};
};
&usb0{
    dr_mode = "host";
    usb-phy = <&usb_phy0>;
};
&spi0 {
    st7789v@0 {
        status = "okay";
        compatible = "sitronix,st7789v";
       	reg = <0>;
       	spi-max-frequency =<32000000>;        //SPI时钟32M
       	rotate =<270>;
       	spi-cpol;
       	spi-cpha;
       	rgb;                           //颜色格式RGB
       	fps =<30>;                      //刷新30帧率
       	buswidth =<8>;                   //总线宽度8
        reset-gpios=<&gpio0 55 GPIO_ACTIVE_HIGH>;   //EMIO 55
       	dc-gpios  =<&gpio0 54 GPIO_ACTIVE_LOW>;   //EMIO 54
	    width = <240>;
        height= <320>;
       	debug =<0>;                     //不开启调试
        };
};
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在这里主要添加了四个LED，再在SPI总线上添加LCD显示屏参数，LCD显示屏上还有reset和dc两个GPIO要根据需求添加，这里要注意reset-gpios要设置成GPIO_ACTIVE_HIGH，dc-gpios要设置成GPIO_ACTIVE_LOW。

编译

根文件系统就先不改啥了，直接运行petalinux-build编译。
system-user.dtsi写错了容易编译不通过，所以可以先不改system-user.dtsi编译，第一次通过之后再修改system-user.dtsi，然后只编译内核petalinux-build -c kernel。

打包再烧录到SD card

编译通过后要进行打包，这里应该是考虑到petalinux运行在不同的系统上有不同的启动方式，所以打包需要手动运行。
petalinux-package --boot --fsbl --fpga --uboot --force
最后的镜像文件在<工程目录>/images/linux/下，fsbl、bitstream以及uboot封装在BOOT.BIN文件中，芯片上电之后即在SD card的第一个分区中寻找这个文件，然后依次加载运行。kernel内核镜像为image.ub中，如果在petalinux设置中不配置根文件系统在SD card那么根文件系统也会在这个镜像文件中，猜测这个镜像会加载到内存中，导致linux运行时对根文件系统的修改断电会丢失。
根文件系统打包在很多个压缩文件中，这里用rootfs.tar.gz。
把SD卡挂到Ubuntu里，先对SD卡进行分区，用脚本挺麻烦的，可以用gparted工具来进行分区，‘sudo gparted’。
第一个分区为fat32格式，大小约为100M，能放得下BOOT.BIN和image.ub就行，命名Label为“BOOT”。
第二个分区为ext4格式，可以把SD卡剩下的空间都分进去，命名Label为“rootfs”。

然后在images/linux/文件夹里执行以下脚本:

#!/bin/sh
sudo rm -rf /media/<ubuntu用户>/BOOT/*
sudo rm -rf /media/<ubuntu用户>/rootfs/*
sudo cp BOOT.BIN image.ub /media/<ubuntu用户>/BOOT/
sudo tar -zxvf rootfs.tar.gz -C /media/<ubuntu用户>/rootfs/
sudo umount /media/<ubuntu用户>/BOOT
sudo umount /media/<ubuntu用户>/rootfs
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完成后拔出SD卡。

启动

把SD卡插到板子上设置为SD卡启动，上电，如果成功，linux启动串口会打印信息。


LCD上也会显示命令行运行。

总结

fbtft实现之后，在系统中/dev/下即会出现fb0，即linux系统下的显示器，现在就可以在根文件系统中部署图形界面以及qt、lvgl等应用。