4. Kria 启动流程与系统部署

Kria SOM（以 K26 为例）上电后并不是直接运行 Linux，而是经历一条由 BootROM 主导的多级引导链。理解这条链，才能正确选择 QSPI、SD 卡或 eMMC 作为启动介质，并生成可量产的 BOOT.BIN。Kria 的 PS 端集成 BootROM，上电复位后先执行片内 BootROM，它根据 MODE[3:0] 引脚采样结果决定从哪个外设读取引导头（Boot Header）。K26 常见的启动模式包括：QSPI24/QSPI32（片内 QSPI 闪存）、SD0/SD1（SD 卡）、eMMC（板载 eMMC），以及 JTAG 从模式。BootROM 只认识 Boot Header 和 FSBL，后续的 PL 配置、U-Boot、Linux 内核都由 FSBL 与 U-Boot 接力加载。

因此，Kria 的启动镜像不是单一文件，而是一个按固定顺序拼接的镜像包，通常命名为 BOOT.BIN。它至少包含：FSBL（zynqmp_fsbl.elf）、PMU 固件（pmufw.elf）、PL 比特流（system.bit，可选）、ATF（bl31.elf）以及 U-Boot（u-boot.elf）。BootROM 读取 Boot Header 后把 FSBL 载入 OCM 运行，FSBL 再按镜像分区表依次加载后续组件。下图给出 Kria 从复位到 Linux 用户空间的完整启动链与各介质所处位置。

启动介质的选择直接决定部署策略。开发阶段通常用 SD 卡：把 BOOT.BIN、image.ub（内核+DTB+initramfs 打包）和根文件系统分区写入 SD 卡，插卡上电即可运行，修改设备树后只需替换 image.ub，迭代最快。量产阶段则把 BOOT.BIN 烧进 QSPI，根文件系统放在 eMMC，这样无需外插卡、启动可靠、抗振动，适合工业现场。Kria 的 QSPI 容量有限（常见 64MB 级别），因此 QSPI 一般只放引导组件，不放完整根文件系统。

生成 BOOT.BIN 的标准工具是 Xilinx 的 bootgen，输入是一个 BIF（Boot Image Format）文件。下面给出一个面向 Kria K26、QSPI32 启动的 BIF 示例，其中 fsbl 属性指定 FSBL，destination_cpu 指定各组件运行核，exception_level 指定 ATF 运行在 EL3：

// kria_qspi.bif
the_ROM_image:
{
    [fsbl_config] a53_x64
    [bootloader, destination_cpu=a53-0] zynqmp_fsbl.elf
    [pmufw_image] pmufw.elf
    [destination_device=pl] system.bit
    [destination_cpu=a53-0, exception_level=el-3, trustzone] bl31.elf
    [destination_cpu=a53-0, exception_level=el-2] u-boot.elf
}

执行 bootgen -image kria_qspi.bif -arch zynqmp -o BOOT.BIN -w on 即可生成镜像，-w on 表示覆盖已有文件。生成后可用 bootgen -image kria_qspi.bif -arch zynqmp -read BOOT.BIN 反读校验分区顺序是否正确。若顺序错乱，BootROM 可能找不到 FSBL 而卡在无输出状态。

PetaLinux 工程是组织这些组件的载体。创建流程为：petalinux-create -t project -n kria_ctrl --template zynqMP，随后 petalinux-config --get-hw-description=./xsa 导入 Vivado 导出的 XSA，在菜单中设置启动介质（Subsystem AUTO Hardware Settings → Advanced bootable images storage Settings → boot image settings 选择 primary flash 或 primary sd）。设备树定制通过 petalinux-config -c device-tree 或直接编辑 project-spec/meta-user/recipes-bsp/device-tree/files/system-user.dtsi 完成。例如为工业通信增加一路 UART 和一路 CAN：

&uart1 {
    status = "okay";
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&pinctrl_uart1_default>;
};

&can1 {
    status = "okay";
    pinctrl-names = "default";
    pinctrl-0 = <&pinctrl_can1_default>;
};

修改后执行 petalinux-build，产物位于 images/linux/：BOOT.BIN、image.ub、rootfs.ext4、system.dtb。打包启动镜像用 petalinux-package --boot --fsbl zynqmp_fsbl.elf --fpga system.bit --u-boot --force，它会自动调用 bootgen 生成 BOOT.BIN。若使用 QSPI 启动，还需 petalinux-package --boot --format BIN --qspi 生成适合烧录的镜像。

量产烧录有两种典型路径。其一是通过 SD 卡启动进入 Linux 后，用 flashcp 把 BOOT.BIN 写入 QSPI 的 /dev/mtd0：flashcp -v BOOT.BIN /dev/mtd0，再用 dd 把 rootfs.ext4 写入 eMMC：dd if=rootfs.ext4 of=/dev/mmcblk0p2 bs=4M conv=fsync。其二是通过 JTAG 用 Vivado 或 xsct 直接烧写 QSPI，适合产线批量。烧录完成后必须断电重启，把 MODE[3:0] 拨到目标介质对应档位，观察串口是否打印 FSBL 版本、U-Boot 版本和内核启动日志。若串口无任何输出，优先检查启动模式引脚、QSPI 是否烧录成功、Boot Header 是否有效；若卡在 U-Boot 提示符，则检查 image.ub 是否存在于对应分区、bootargs 中的根文件系统路径是否正确。

判断部署是否成功，可依次核对：串口是否输出 FSBL 与 U-Boot 版本；内核是否成功挂载根文件系统并进入登录提示；ls /dev/mtd* 是否能看到 QSPI 分区；lsblk 是否识别 eMMC 分区；自定义的 UART、CAN 设备节点是否出现在 /dev 下。只有这些环节全部通过，才说明从 BootROM 到用户应用的整条启动链与设备树定制都已正确落地。