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XAPP1185 (v1.0) 2013 年 11 月 18 日 japan.xilinx.com 1

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概要この文書では、 ARM Development Studio 5 (DS-5) デザインスイートを使用して、 ARM Cortex™-A9プロセッサを搭載したザイリンクス Zynq-7000 All Programmable SoC 用ベアメタルソフトウェアの開

発、ビルド、デバッグを行う方法について説明します。ここでは、そのプロセスについて次の手順で解

説します。

1. ザイリンクス SDK : カスタムハードウェアデザインのボードサポートパッケージ (BSP) の作成

2. DS-5 ツール : BSP のインポートとビルド

3. DS-5 ツール : アプリケーションのビルド

4. ザイリンクス SDK および DS-5 ツール : Zynq デバイスの FSBL を ARMCC ビルドに変更

5. DS-5 ツール : Zynq デバイスのカスタムデザインのデバッガーターゲットを構成

はじめにこの文書では、設計者が Zynq-7000 製品ファミリのアーキテクチャ、ブートフロー、および関連する

ザイリンクスデザインツールについての基本知識と、 ARM DS-5 ツールチェーンに関する基本知識を

有していることを前提としています。また、開発ホストのオペレーティングシステムは Windows とし

ています。このアプリケーションノートの手順を完了するには、次のホストベースのソフトウェアツー

ルがインストールされている必要があります。

• ザイリンクスソフトウェア開発キット (SDK) 2013.3 : このリンクからダウンロードできます。

• ARM Development Studio 5 (DS-5) ツールスイート : このリンクからダウンロードできます。

注記 : DS-5 ツールスイートは 30 日間の評価版が提供されています。

現在、ザイリンクスは ARM 純正 C および C++ コンパイラのみをサポートしており、 DS-5 ツールスイートと共に配布される Linaro GCC はサポートしていません。

関連するデザインファイル

ザイリンクスが配布している 2013.3 スタンドアロンボードサポートパッケージおよび第一段階ブー

トローダー (FSBL) テンプレートをカスタマイズする必要があります。このアプリケーションノートの

デザインファイル (このリンクから入手可能) は、カスタマイズおよびアップデート済みのリポジトリ

を提供します。デザインファイルには、この文書の説明に従って DS-5 ツールで使用できる、ターゲッ

ト初期化ファイルおよびサンプルリンカースクリプトも含まれています。デザインファイルに含まれ

ているスタンドアロン BSP は、 SDK 2013.3 から利用可能な standalone_v3_11_a とほぼ同様ですが、

インラインアセンブリ関数が多少変更されています。

デザインファイルをダウンロードし、解凍します。ファイルを保存したディレクトリの名前と場所を書

き留めておきます。

ツールの設定このアプリケーションノートの手順では、ザイリンクス SDK 環境内から ARM コンパイラツール

チェーンを使用する必要があります。したがって、対応する ARM 実行ファイルは、 DS-5 ツール環境

および DS-5 ツールのコマンドプロンプト以外からも見えていなければなりません。この可視性を確保

するため、 Windows システム環境変数を図 1 に示すように変更します。

アプリケーションノート : Zynq-7000 All Programmable SoC

XAPP1185 (v1.0) 2013 年 11 月 18 日

ARM® DS-5 ツールチェーンを使用した Zynq-7000 プラットフォームソフトウェアの開発著者 : Simon George、 Prushothaman Palanichamy

http://japan.xilinx.com

http://japan.xilinx.com/support/download/index.htm

http://www.arm.com/products/tools/software-tools/ds-5/ds-5-downloads.php

https://secure.xilinx.com/webreg/clickthrough.do?cid=351623

手順 1 - ザイリンクス SDK : スタンドアロンボードサポートパッケージの作成


追加されたパス (図中のハイライト箇所) が実際のインストール位置と一致していることを確認してく

ださい。


ザイリンクス SDK は、選択したハードウェアデザイン (Vivado® Design Suite からインポートしたカ

スタマイズ済みデザイン、または構築済みプラットフォーム) に基づいて、カスタマイズされた BSP を動的に生成します。この生成された BSP には、 CPU コンプレックス固有の設定とスタートアップコー

ドを集めたデータと共に、ハードプロセッシングシステムとソフトプログラマブルロジックペリフェ

ラル両方のプラットフォームアドレスおよび設定情報が含まれています。つまり、アプリケーションプロジェクトの作成時にリンクする必要がある情報は事実上すべて含まれています。

ザイリンクス SDK 環境で非常に重要な Library Generator (libgen) ユーティリティを使用して、この

BSP を作成する物理プロセスを完了します。したがって、 ARM DS-5 ツール内での開発作業も、この

BSP を使用します。ただし、デフォルトのスタートアップファイルには GCC 固有のアセンブラコー

ドが含まれているため、カスタマイズが必要です。このプロセスの一部は自動化されています。このア

プリケーションノートに含まれるデザインファイルでは、このリリース用にスタートアップファイル

にパッチが適用されます。

次の手順に従って、ザイリンクス SDK からパッチ適用済みのスタンドアロン BSP リポジトリをビルド

します。

1. ザイリンクス SDK を起動し、ワークスペースを作成して設定します。

a. ザイリンクス SDK を開き、新規ワークスペースを作成します (ワークスペース名の例 : XSDK_Workspace)。

X-Ref Target - Figure 1

図 1 : Windows システム環境変数の編集




b. ザイリンクス SDK で [Project] をクリックし、 [Build Automatically] を無効にします。これ

で、プロジェクトをビルドする前にコンパイラオプションを変更できます。




c. [Xilinx Tools] → [Repositories] をクリックし、 [Local Repositories] で [New] をクリックしま

す。このアプリケーションノートのデザインファイル内の XAPP1185 フォルダーに移動し、

パッチ適用済みのスタンドアロン BSP を新規リポジトリとして追加します。

2. 新規スタンドアロンアプリケーションプロジェクトおよびスタンドアロン BSP (ARMCC バージョ

ン) を作成します。

ザイリンクス SDK には新規プロジェクト作成ウィザードがあり、このウィザードに従って、新規

プロジェクト作成プロセスを順に進めることができます。以降の図ではこのウィザードを使用して

います。プロジェクトの設定は個々の要件によるため、図と異なる場合があります。

このアプリケーションノートでは、 DS-5 ツールでビルドされたターゲット上で最初に実行される C アプリケーションの例として、ザイリンクス SDK で作成される Hello World アプリケーション

を使用します。サンプルアプリケーションプロジェクトを作成する必要がない場合は、以前にイ

ンポートしたハードウェアプラットフォームに対して個別に BSP を作成するか、または手作業で

ハードウェアプラットフォームを作成してからそれに対して BSP を作成できます。




a. ザイリンクス SDK で [File] → [New] → [Application Project] をクリックします。

b. [Application Project] で次の設定を行います。

- ハードウェアプラットフォーム

プルダウンメニューで、事前に定義されたプラットフォームまたはカスタムプラット

フォーム ([Create New]) を選択します。 [Create New] を選択すると、 SDK は、ユーザー

のハードウェア開発チームが提供した <HardwareDesign.xml> の場所に移動するよう

に求めるプロンプトを表示します。このディレクトリには、ps7_init .c/.h および .tclも含まれます。

- ソフトウェアプラットフォーム

[Target Software] で [Board Support Package] を新規作成を選択します。図に示すように、

ボードサポートパッケージ名は例として BSP_Standalone_ARMCC とします。(ザイリン

クス SDK はデフォルトではザイリンクスが配布した GCC を使用して BSP ソースをビル

ドしますが、この手順の後半でツールチェーンのオプションを変更します。 )




• [Next] をクリックします。

• アプリケーションテンプレートを設定します。

実際にアプリケーションをビルドる前に、任意のアプリケーションテンプレートを使用してビ

ルドフローを検証できます。ここでは、 Hello World アプリケーションを使用します。




• [Finish] をクリックします。

ツールは次の図に示すファイルを作成します。




c. BSP プロジェクトの [BSP_Standalone_ARMCC] を右クリックし、 [Board Support Package Settings] をクリックします。

d. [drivers] → [cpu_cortexa9] に移動し、次のパラメーターを変更します。

- [compiler] : armcc

- [archiver] : armar


手順 2 - DS-5 ツール : BSP のインポートとビルド


e. BSP プロジェクトを右クリックし、 [Build Project] をクリックします。

f. これで、 (ARMCC ツールチェーンを使用して事前に定義された) ZC702_hw_platform に対し

て、パッチ適用済みの BSP ソースリポジトリがビルドされます。

注記 : その他のコンパイラオプションを設定する必要はありません。アーカイブされたライブ

ラリを使用できます。ただし、カスタマイズされた BSP ソースツリーを DS-5 ツールにイン

ポートする次の手順では、多くのオプションがビルドオプションとして提示されます。


1. Eclipse for DS-5 を起動して新規ワークスペースを作成します。ここでは、 C:\DS5_Workspace に新規ワークスペースを作成します。




2. スタンドアロン BSP をインポートします。

a. DS-5 ツールで [File] → [New] → [C Project] → [Bare metal Library] → [Empty Project] をク

リックします。




b. プロジェクト名を指定します (例 : ZynqBSP)。 [Next] をクリックします。

c. [Finish] をクリックします。

d. ライブラリプロジェクトを右クリックし、ザイリンクス SDK が生成した (ARMCC) BSP ソースツリー (libsrc の下のディレクトリツリー ) をインポートします。フォルダー BSP_Standalone_ARMCC\ps7_cortexa9_0\libsrc に移動し、 [OK] をクリックします。




e. [Import] ウィンドウで [Finish] をクリックします。

注記 : 元のソースへのリンクを使用することで、リファレンスファイルのアップデートが

DS-5 ツールに反映されます。

f. これで、次の図に示すフォルダーが ZynqBSP プロジェクトに含まれます。

3. Zynq アーキテクチャに合わせてビルドの設定を変更します。

a. プロジェクト (ZynqBSP) を右クリックし、 [Properties] をクリックします。

b. [Properties] ウィザードで [C/C++ Build] → [Settings] をクリックし、 ARM コンパイラと ARM アセンブラに対する次の設定を変更します。




• ARM C コンパイラで、ハードウェア構成に合わせてカスタマイズされた、ザイリンクス SDKlibgen プロセスによって生成された参照ヘッダーファイルのインクルードパスを設定します。

-I <XSDK_workspace>\BSP_Standalone_ARMCC\ps7_cortexa9_[0]\include

• ARM C コンパイラで、 Zynq デバイス固有の [Code Generation] パラメーターを設定します。

- --cpu Cortex-A9

- --fpu VFPv3_FP16




• ARM C アセンブラで、 Zynq デバイス固有の [Code Generation] パラメーターを設定します。

- --cpu Cortex-A9

- --fpu VFPv3_FP16

c. [Build Artifacts] タブをクリックし、次のように設定します。

- [Artifact extension] : a

- [Output Prefix] : lib

d. [Build] ボタンをクリックします。ビルドが成功すると、ツールは次のようにレポート

します。

'Finished building target: libZynqBSP.a'' '

**** Build Finished ****

これでこの手順は完了しました。


手順 3 - DS-5 ツール : アプリケーションのビルド



この手順に従って、 Zynq デバイス用の DS-5 アプリケーションプロジェクトを作成します。

1. ソフトウェアアプリケーションをインポートし、作成します。

a. DS-5 ツールで [File] → [New] → [C Project] → [Bare metal Executable] → [Empty Project] をクリックします。

b. プロジェクト名を指定します (例 : ZynqAPP)。




c. [Next] をクリックします。

d. [Finish] をクリックして [C Project] ウィザードを閉じます。

e. アプリケーションプロジェクトを右クリックして [Import] をクリックし、手順 1 で作成した Hello World アプリケーションプロジェクト (App_HelloWorld_XSDK) に移動します。




f. すべての C ソースファイルおよびヘッダーファイル (*.c、 *.h、 *.S) を含めます。

2. Zynq アーキテクチャに合わせてビルドの設定を変更します。




a. プロジェクト (ZynqApp) を右クリックし、 [Properties] をクリックします。 [Properties] ウィ

ザードで [C/C++ Build] → [Settings] をクリックし、 ARM コンパイラ、 ARM アセンブラ、お

よび ARM リンカーに対する次の設定を変更します。

- ARM C コンパイラで、ハードウェア構成に合わせてカスタマイズされた、ザイリンクス

SDK libgen プロセスによって生成された参照ヘッダーファイルのインクルードパスを設

定します。

../../../XSDK_Workspace/BSP_Standalone_ARMCC/ps7_cortexa9_0/include

b. ARM C コンパイラで、 Zynq アーキテクチャ固有の [Code Generation] パラメーターを設定し

ます。

- --cpu Cortex-A9

- --fpu VFPv3_FP16




c. ARM アセンブラで、 Zynq アーキテクチャ固有の [Code Generation] パラメーターを設定しま

す。

- --cpu Cortex-A9

- --fpu VFPv3_FP16

d. ARM リンカーで、 Zynq アーキテクチャ固有の [General] パラメーターを設定します。

- --entry vector_table

- --cpu Cortex-A9

- --fpu VFPv3_FP16




e. [ARM Linker] → [Libraries] をクリックし、手順 2 で作成したリファレンス BSP ビルドを追

加します。

- [Libraries (--library)] : ZynqBSP

- [Library Search Path (--userlibpath)] : ${workspace_loc:/ZynqBSP/Debug}

注記 : 入口点は、スキャッターファイル内でプログラムがリンクされるメモリの始点と一致し

ます。「_vector_table」の定義は、 BSP ソースツリーの「スタンドアロン」コード内にある

asm_vector.s ファイルに記述されています。

f. ARM リンカーで [Miscellaneous] → [Other objects files] をクリックします。

g. [Other object files] で [Add] ボタンをクリックし、

$workspace_loc:\ZynqBSP\Debug\ps7_cortexa9_0\libsrc\standalone_v3_11_a

\src” に移動して asm_vectors.o file を選択します。.

h. ARM リンカーで [Image Layout] をクリックし、 (ここではスキャッターファイルと呼ばれる) リンカースクリプトを定義します。


手順 4 - ザイリンクス SDK および DS-5 ツール : Zynq デバイスの FSBL を ARMCC ビルドに変更


i. ZynqApp.scat サンプルファイルのイメージレイアウトを次の図に示します。このファイル

は、 XAPP1185 リファレンスファイルに含まれています。

j. アプリケーションをコンパイルします。参考として、サンプルを実行した場合のコンパイル済

みサイズを次の図に示します。



次の手順に従って、第一段階ブートローダー (FSBL) を ARMCC でビルドします。

1. ザイリンクス SDK を開き、既存のワークスペース (XSDK_Workspace) を使用します。

2. [File] → [New Application Project] をクリックします。




3. プロジェクト名を指定します (例 : ZynqFSBL_XSDK)。既存の BSP (BSP_Standalone_ARMCC) を使用します。

4. アプリケーションテンプレートとして [Zynq_FSBL] を選択します。




5. [Finish] をクリックします。

6. Eclipse for DS-5 を開きます。

7. 既存のワークスペース (DS5_Workspace) を使用します。

8. [Bare-metal Executable] → [Empty] をクリックして、「ZynqFSBL」というアプリケーションプロ

ジェクトを作成します。詳細は、「手順 3 - DS-5 ツール : アプリケーションのビルド」の手順を参

照してください。




9. [Finish] をクリックします。

10. ZynqFSBL_XSDK からこのプロジェクトにファイルをインポートします。




11. サポートファイルの場所から、パッチ適用済みの FSBL ファイル (Zynq_FSBL_ARMCC サブフォル

ダーに置かれたファイル) をインポートします。

12. 「手順 3 - DS-5 ツール : アプリケーションのビルド」の説明に従って、コンパイラとリンカーのオ

プションを設定します。




13. イメージレイアウトファイルを ZynqFSBL.scat に設定します。このファイルは ..\XAPP1185\ Zynq_FSBL_ARMCC にあります。

14. プロジェクト「ZynqFSBL_ARMCC」をビルドします。

参考のために、ビルド後のログの例を次の図に示します。



手順 5 - DS-5 ツール : Zynq デバイスのカスタムデザインのデバッガーターゲットを構成


注記 : ..\XAPP1185\ Zynq_FSBL_ARMCC にある ps7_init.c ファイルは、 ZC702_hw_platform に対してのみ有効です。ほかのハードウェアプラットフォームでは、 ARMCC でのコンパイル用にこの

ファイルを手作業で編集する必要があります。


手順 4 で作成した FSBL アプリケーションを使用して、ターゲットハードウェアを初期化できます。次

の init スクリプトは、 ZynqFSBL.axf を使用したターゲットの初期化の例を示します。

zynq_init.ds

loadfile {Workspace_loc:}\Zynq_FSBL_ARMCC\Debug\ZynqFSBL.axfrunpause 1000stop

次の手順に従って、デバッグセッションのためにターゲットハードウェアを初期化します。

1. デバッグするアプリケーションを右クリックし、 [Debug Configurations] をクリックします。

2. [Debug Configurations] ダイアログボックスで [DS-5 Debugger] をダブルクリックし、新しいデ

バッグ設定を作成します。




3. [Connection] タブで「Zynq-7000 EPP ZC702」を見つけ、 [Bare Metal Debug] → [Debug Cortex-A9 via DStream/RVI] をクリックします。

4. ダイアログボックスの下部の [Connections] で、 [Bare Metal Debug]、 [Connection] の右側にある

[Browse] をクリックします。アプリケーションはホストマシンへの Dstream 接続を自動検出しま

す。適切な接続 (この例では USB) を選択し、 [OK] をクリックします。




5. [Files] タブで、デバッグするアプリケーション (例 : zynq_app.axf) を選択します。

6. [Debugger] タブで [Run target initialization debugger script (.ds/.py)] をオンにして、

zynq_init.ds script (上記の例) を選択します。

7. DStream ケーブルがボードに接続されていることを確認します。DStream とターゲットの電源を入

れます。

8. [Debug] をクリックします。


スクリプトを使用した手順 1 の自動化


注記 : デバッガーは OCM に FSBL をロードして実行します。FSBL はターゲットハードウェアを初期

化します。デバッガーは、 FSBL がターゲットの初期化を完了するのを 1 秒間待ち、 main() のブレーク

ポイントでターゲットによるアプリケーションのロードを停止します。

これでデバッグセッションのセットアップに必要な手順は完了しました。デバッグセッションを続行

するには、 [Debug] をクリックします。

スクリプトを使用した手順 1 の自動化

上級ユーザーは、付属のスクリプトファイルを使用して、このアプリケーションノートの手順 1 を自

動化できます。手順 1 を自動化するバッチファイル (build_bsp_fsbl_app.bat) は、

..\XAPP1185\xsdk_build\build_bsp_fsbl_app.bat にあります。

このバッチファイルを実行するには、次の例に示すように、 system.xml ファイルの場所を引数とし

て渡す必要があります。これにより、 ZC702 ボード用の BSP および FSBL の ARMCC バージョンが

生成されます。このコマンドは、デザインファイル XAPP1185.zip が C:\ に展開されていることを前

提としています。

C:\XAPP1185\xsdk_build>build_bsp_fsbl_app.bat ZC702_hw_platform

このコマンドは、この文書の一部として入手可能な ZC702_hw_platfrom から system.xml ファイルを

利用します。このバッチファイルは、 Zynq_FSBL、 ps7_cortex_a9、および hello_world の 3 つのプロジェクトフォルダーを作成します。これらのファイルは、「手順 2 - DS-5 ツール : BSP のイン

ポートとビルド」の説明に従って ARM DS-5 プロジェクトに直接インポートできます。

参考資料 1. 『Zynq-7000 All Programmable SoC : コンセプト、ツール、テクニックガイド』 (UG873)

2. ザイリンクスビデオチュートリアル『ザイリンクス SDK を使用した Zynq ベアメタルアプリケーションの開発』

3. ザイリンクスビデオチュートリアル『ザイリンクス SDK を使用したヘテロジニアスマルチコアシステムのデバッグ』


http://japan.xilinx.com/cgi-bin/docs/rdoc?v=latest+ise;d=ug873-zynq-ctt.pdf

http://japan.xilinx.com/csi/training/zynq/zynq-bare-metal-application-development-using-xilinx-sdk.htm

http://japan.xilinx.com/csi/training/zynq/zynq-bare-metal-application-development-using-xilinx-sdk.htm

http://japan.xilinx.com/training/zynq/heterogeneous-multicore-debugging-with-xilinx-sdk.htm

http://japan.xilinx.com/training/zynq/heterogeneous-multicore-debugging-with-xilinx-sdk.htm

改訂履歴


改訂履歴次の表に、この文書の改訂履歴を示します。

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2013 年 11 月 18 日 1.0 初版


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