3. 开发环境搭建

Zynq 平台的开发环境不是“装一个 IDE”那么简单，而是由硬件设计、软件工程、Linux 系统构建、板级调试四条工具链协同组成。以 AMD 官方工具为例，Vivado 负责 PL 逻辑与 Block Design，Vitis 负责裸机/独立应用与异构程序，PetaLinux 负责 Linux 镜像与设备树，而 JTAG 与串口则构成从主机到目标板的物理调试通道。本节按“工具职责—安装要点—链路连接—验证方法”的顺序展开，帮助读者搭起一条可复现的最小开发链路。

一、四条工具链的职责边界

先明确各工具在工程中的位置，避免混用：

• Vivado：完成 Zynq PS 配置（DDR、时钟、MIO、外设使能）、PL 逻辑设计、约束与综合实现，最终导出 .xsa 硬件描述文件。它是所有后续工具的“源头”。
• Vitis：导入 .xsa，创建平台工程（Platform Project）与应用工程（Application Project），支持裸机（standalone）与 Linux 应用开发，并生成 FSBL、BOOT.bin 等启动文件。
• PetaLinux：基于 Yocto 构建 Linux 内核、根文件系统、设备树与启动镜像，输出 BOOT.BIN、image.ub、rootfs，适合网关类需要完整 Linux 的场景。
• SDK/IDE：旧版 Xilinx SDK 已被 Vitis 取代，但许多存量工程仍以 SDK 工程形式存在；理解其与 Vitis 的对应关系有助于迁移旧项目。

四者关系可用下图表示：Vivado 输出硬件描述，Vitis 与 PetaLinux 分别消费它生成软件与系统镜像，最终通过 JTAG/串口落到板卡上运行。

二、安装与版本选择

AMD 工具对版本匹配非常敏感。建议 Vivado、Vitis、PetaLinux 使用同一大版本（例如统一为 2022.2 或 2023.2），否则 .xsa 导入、设备树生成、FSBL 编译都可能报错。安装时注意：

• Vivado 安装勾选 Zynq-7000 与 Zynq UltraScale+ 器件系列，避免后续无法综合。
• Vitis 通常随 Vivado 一起安装，也可单独安装；确认包含“Embedded Software Development”组件。
• PetaLinux 是独立安装包，依赖主机上的 bash、python3、gcc、git、tar、cpio 等，官方提供 petalinux-util 依赖检查脚本。
• Linux 主机建议 Ubuntu 20.04/22.04 LTS，磁盘预留 200 GB 以上，因为 PetaLinux 构建缓存较大。

三、JTAG 与串口调试链路

JTAG 与串口是两条独立但互补的通道，实际调试中通常同时连接：

连接顺序建议：先接 JTAG，再接串口，最后上电。上电前用 lsusb（Linux）或设备管理器（Windows）确认调试器与串口芯片均被识别。Linux 下串口设备通常为 /dev/ttyUSB0 或 /dev/ttyUSB1，可用以下命令打开：

# 查看串口设备
ls /dev/ttyUSB*

# 以 115200 8N1 打开串口（minicom）
sudo minicom -D /dev/ttyUSB0 -b 115200

# 或使用 picocom
sudo picocom -b 115200 /dev/ttyUSB0

若串口无输出，先确认波特率、线序（TX/RX 是否交叉）、板卡是否已上电，以及 U-Boot 是否配置了正确的 console 设备。JTAG 侧则可在 Vivado Hardware Manager 中执行 Open Target → Auto Connect，若能识别到 xc7z020 等器件 ID，说明 JTAG 链路正常。

四、最小验证流程

环境搭好后，建议用一条最小链路验证四件工具是否贯通：

1. 在 Vivado 中新建 Zynq 工程，仅使能 UART1 与 DDR，生成 .xsa。
2. 在 Vitis 中导入 .xsa，创建 Hello World 应用，编译生成 .elf。
3. 通过 JTAG 下载 bitstream 与 .elf，在串口终端应看到 “Hello World” 输出。
4. 若需 Linux，则在 PetaLinux 中 petalinux-create 工程、petalinux-config --get-hw-description 导入 .xsa，构建后在串口看到内核启动日志。