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275
README.md
275
README.md
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@ -1,275 +0,0 @@
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# Rocket Chip在ZYNQ上的实现
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该仓库包含在Vivado 2016.2上的各种Zynq FPGA开发板(Zybo,Zedboard,ZC706,PYNQ-z2)上运行RISC-V rocket chip所需的文件。 (注:因为Vivado版本问题,推荐使用Ubuntu16.04操作系统)
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### 如何使用该README:
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该README主要包含3部分:
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[1 - 快速开始](#quickinst):使用编译好的文件极速上手,无需下载各种工具。
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[2 - RISCV工具链(riscv-tools)编译](#toolchain):安装编译rocket chip所需的工具链。
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[3 - 工程编译的详细步骤](#compile):从头开始一步步编译整个工程。
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[附录](#appendices):主机和开发板传输文件的方法。
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注:以下的`$REPO`均代表`fpga-pynq`repo在本地的目录,建议执行以下命令将REPO加入环境变量(替换repo在本地的目录):
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$ export REPO=repo在本地的目录
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## 目录
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+ [0 - 克隆整个工程到本地](#start)
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+ [1 - 快速开始](#quickinst)
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+ [2 - RISCV工具链(riscv-tools)编译](#toolchain)
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+ [3 - 工程编译的详细步骤](#compile)
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+ [创建工程](#setup)
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+ [生成比特流文件](#bitstream)
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+ [编译FSBL](#fsbl)
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+ [编译u-boot](#u-boot)
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+ [Building u-boot for the Zynq ARM Core](#u-boot)
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+ [创建boot.bin](#boot.bin)
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+ [编译zynq ARM的linux内核](#arm-linux)
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+ [生成设备树文件](#arm-dtb)
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+ [启动](#booting)
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+ [附录](#appendices)
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+ [说明](#note)
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## 0)<a name="start"></a> 克隆整个工程到本地
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为了方便大家快速获取源码,已将全部源码(包括子模块)打包上传到百度网盘,可以直接下载。
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链接:https://pan.baidu.com/s/1mTCcKG0EiFdxq4C5HTey3w
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提取码:1234
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$ cat fpga-pynq.0* > fpga-pynq.tar.gz #组装文件
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$ md5sum fpga-pynq.tar.gz > md5 #计算MD5校验码
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$ cmp md5 md5sum #比对校验码,如果此处没有任何输出,则为正确
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$ tar -zxvf fpga-pynq.tar.gz #解压文件
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或者从github获取源码:
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$ git clone https://github.com/huozf123/fpga-pynq.git
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$ cd fpga-pynq
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$ git submodule update --init --recursive #快速开始不需要执行该指令,自己编译工程才需要
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1)<a name="quickinst"></a> 快速开始
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*用预先编译好的镜像,运行hello world程序在rocket chip上 (注:此环节无需安装任何工具)*
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首先,格式化SD卡,文件系统格式为FAT32,将`$REPO/pynq-z2/fpga-images-pynq`目录下的四个文件拷贝至SD卡。
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然后,弹出SD卡,将其插入开发板,将开发板的启动跳线设置为“SD”,然后打开开发板的电源。 使用网线连接至开发板,打开主机终端用SSH登录ARM端的linux系统(用户名密码均为*root*),并在rocket chip上运行hello world:
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$ ssh root@192.168.1.5
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root@zynq:~# ./fesvr-zynq pk hello
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hello!
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## 2)<a name="toolchain"></a> RISCV工具链(riscv-tools)编译
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(如果机器上已经有编译好的工具链,则只需将其加入环境变量即可,这一步可以跳过)
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1)安装依赖:
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$ sudo apt-get install autoconf automake autotools-dev curl libmpc-dev libmpfr-dev libgmp-dev libusb-1.0-0-dev gawk build-essential bison flex texinfo gperf libtool patchutils bc zlib1g-dev device-tree-compiler pkg-config libexpat-dev
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```
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2)编译工具链,此处需要指定工具链要安装的目标路径(绝对路径):
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$ export RISCV=工具链要安装的目的路径
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$ export PATH=${RISCV}/bin:$PATH
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$ cd $REPO/rocket-chip/riscv-tools/
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$ ./build.sh
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注:此处需要GCC>=4.8,详情请参照[README](https://github.com/riscv/riscv-tools#readme)。
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3)<a name="compile"></a> 工程编译的详细步骤
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*前提:安装好的Vivado 2016.2 ,一个可以运行scala代码的JVM(注:测试使用的java版本为1.8.0_271,如果编译rocket chip过程中遇到java错误,可能是java版本的原因)*
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首先添加Vivado相关的环境变量,执行(替换掉“你的vivado安装目录”):
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$ source 你的vivado安装目录/Vivado/2016.2/settings64.sh
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$ source 你的vivado安装目录/SDK/2016.2/settings64.sh
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```
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因为Vivado、SDK存在bug,所以需要执行以下命令(替换“你的vivado安装目录”):
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$ sudo apt-get install libgoogle-perftools-dev
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$ export SWT_GTK3=0
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$ sed -i "11,15s/^/#/" 你的vivado安装目录/Vivado/2016.2/.settings64-Vivado.sh #注释该文件第11-15行
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然后初始化子模块,进入目标开发板的目录,执行:
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$ make init-submodules
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### 3.1) <a name="setup"></a> 创建工程
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首先,进入目标开发板的目录,执行如下命令生成工程。
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$ make project
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### 3.2) <a name="bitstream"></a> 生成比特流文件
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然后,我们通过如下命令打开vivado:
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$ make vivado
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然后点击左下角的*Generate Bitstream*按钮, Vivado将自动生成比特流文件。该文件位置为:
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`$REPO/pynq-z2/pynq_rocketchip_ZynqFPGAConfig/pynq_rocketchip_ZynqFPGAConfig.runs/impl_1/rocketchip_wrapper.bit`
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下一步,点击*File -> Export -> Export Hardware*。这将创建以下目录:
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`$REPO/pynq-z2/pynq_rocketchip_ZynqFPGAConfig/pynq_rocketchip_ZynqFPGAConfig.sdk`
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该目录包含的各种文件向SDK提供有关硬件的信息。
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### 3.3) <a name="fsbl"></a> 编译FSBL
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在Vivado界面点击*File -> Launch SDK* 打开SDK:
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1) 点击 *File -> New -> Application Project*
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2) 在弹出的新窗口中,输入"FSBL" 作为Project name,其他项保持默认:
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3) 点击*Next*,然后依次点击*Zynq FSBL* 和*Finish*。然后SDK将继续自动编译FSBL。
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4) 编译完成后,继续下一步。
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### 3.4) <a name="u-boot"></a> 编译u-boot
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打开一个新的终端,进入目标开发板的目录,执行如下命令:
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$ source 你的vivado安装目录/Vivado/2016.2/settings64.sh
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$ source 你的vivado安装目录/SDK/2016.2/settings64.sh
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$ make arm-uboot
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编译好的u-boot所在位置为:`$REPO/pynq-z2/soft_build/u-boot.elf`。
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### 3.5) <a name="boot.bin"></a> 创建boot.bin
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回到SDK界面,点击 *Xilinx Tools -> Create Zynq Boot Image*。
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1) 点击*Output BIF file path*后面的*Browse..*,然后找到并选择`$REPO/pynq-z2/deliver_output`。
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2) 点击右下角的*Add*,并在弹出的对话框中点击*Browse*,找到如下文件(First Stage BootLoader):
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`$REPO/pynq-z2/pynq_rocketchip_ZynqFPGAConfig/pynq_rocketchip_ZynqFPGAConfig.sdk/FSBL/Debug/FSBL.elf`
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*Partition type*选择bootloader,然后点击*OK*。
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3) 再一次点击 *Add*,并在弹出的对话框中点击*Browse*,找到如下文件(bitstream):
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`$REPO/pynq-z2/pynq_rocketchip_ZynqFPGAConfig/pynq_rocketchip_ZynqFPGAConfig.runs/impl_1/rocketchip_wrapper.bit`
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*Partition type* 选择datafile,然后点击*OK*。
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4) 再一次点击 *Add*,并在弹出的对话框中点击*Browse*,找到如下文件(uboot):
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`$REPO/pynq-z2/soft_build/u-boot.elf`
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*Partition type* 选择datafile,然后点击*OK*。
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5) 点*Create Image*。这将产生 `BOOT.bin` 文件在 `$REPO/pynq-z2/deliver_output` 目录下。
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进行完以上5个步骤之后,如果再次修改其中的文件,可以进入目标开发板的目录,通过如下命令快速生成boot.bin文件(注:最终写入到SD卡中的boot.bin文件名不区分大小写)。
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$ make deliver_output/boot.bin
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### 3.6) <a name="arm-linux"></a> 编译zynq ARM的linux内核
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进入目标开发板的目录,然后编译linux内核:
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$ make arm-linux
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### 3.7) <a name="arm-dtb"></a> 生成设备树文件
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生成linux的dtb:
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$ make arm-dtb
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### 3.8) <a name="booting"></a> 启动
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此时,`$REPO/pynq-z2/deliver_output` 目录下包含如下文件:
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* `BOOT.bin` - 包含FSBL、bitstream、u-boot。
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* `uImage` - zynq ARM端的Linux内核。
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* `devicetree.dtb` - Linux需要的设备树文件。
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* `uramdisk.image.gz` - ARM linux的文件系统。
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最终只需将linux根文件系统复制到该目录下即可完成SD卡内所有文件的准备工作,进入目标开发板的目录,执行:
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$ cp fpga-images-pynq/uramdisk.image.gz ./deliver_output/
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现在将`deliver_output/`中的如下四个文件拷贝到SD卡中,然后将SD卡插入到pynq-z2开发板中,将开发板右上角跳线帽调整到SD端(即从SD卡启动)。SD卡内的目录结构如下:
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SD_ROOT/
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|-> boot.bin
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|-> devicetree.dtb
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|-> uImage
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|-> uramdisk.image.gz
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此时已经完成了所有工作,打开开发板电源,使用网线(用户名密码均为*root*)连接至开发板并运行hello world:
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$ ssh root@192.168.1.5
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root@zynq:~# ./fesvr-zynq pk hello
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hello!
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<a name="appendices"></a> 附录
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### 主机与开发板传输文件
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#### 通过以太网传输文件
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最简单的方法,使用scp在线传输文件:
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$ scp file root@192.168.1.5:~/
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*注意*:上电期间对文件系统的修改不会写入`uramdisk.image.gz`文件中,如需永久修改文件系统参见如下:
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#### 修改linux文件系统
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1)首先需要安装uboot tools:
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sudo apt-get install u-boot-tools -y
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2)将SD卡通过读卡器插入主机。
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3)进入目标开发板的目录,解压文件系统:
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$ cd $REPO/pynq-z2
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$ make ramdisk-open
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解压后的文件系统位置为:`$REPO/pynq-z2/ramdisk`,可以在此处修改文件系统。
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4)修改完成后压缩文件系统,覆盖旧的文件系统:
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$ make ramdisk-close
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(注:文件系统的位置为:`$REPO/pynq-z2/fpga-images-pynq/uramdisk.image.gz`)
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5)将文件系统`$REPO/pynq-z2/fpga-images-pynq/uramdisk.image.gz`拷贝到SD卡。
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## <a name="note"></a> 说明
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此工程基于[fpga-zynq](https://github.com/ucb-bar/fpga-zynq),如果需要更加深入的了解,请参考[fpga-zynq](https://github.com/ucb-bar/fpga-zynq)。
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