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2025/12/30 6:07:21
Vitis 安装与工控机集成实战：从零构建嵌入式开发环境
你有没有在工控现场调试 FPGA 时，被黑屏的 Eclipse 界面、无法识别的 JTAG 设备或莫名其妙的编译错误折磨得彻夜难眠？
你是否也想过——为什么别人能一键部署、流畅调试，而你的 Vitis 总是“差一点”就能跑起来？
别急。问题往往不出在代码，而在环境搭建的第一步：vitis安装。
今天，我们就以一位嵌入式工程师的真实视角，带你完整走一遍在工业控制计算机（ICC）上本地部署 Vitis 开发平台的全过程。这不是一份照搬官网的安装指南，而是一套经过多台工控机实测验证、踩过坑、填过雷的系统级集成方案。
为什么要在工控机上直接装 Vitis？
多数教程都建议“在高性能 PC 上开发 + 部署到目标板”，这没错，但忽略了实际工程场景：
- 工厂现场没有高性能主机；
- 某些定制化工控主板仅支持特定内核版本，远程交叉编译难以匹配；
- 长期驻场运维需要独立的本地开发能力。
因此，在工控机上完成 vitis安装 并实现软硬协同开发，不仅是可能的，更是必要的。
我们选用一台典型的工业级 x86_64 主机（Intel Core i5, 32GB RAM, Ubuntu 20.04 LTS），搭载 Kintex-7 PCIe FPGA 卡，目标是建立一个可独立运行 PetaLinux 构建、HLS 综合与应用调试的全栈开发环境。
第一步：打好地基——系统准备与依赖管理
操作系统选择：别让“精简版”拖后腿
虽然 AMD 官方文档写着“支持 Linux”，但现实很骨感。我们在三台不同发行版上测试发现：
| 发行版 | 是否成功安装 | 原因 |
|---|---|---|
| Ubuntu 20.04 LTS | ✅ 成功 | 标准库齐全，社区支持完善 |
| 国产 UOS 某定制版 | ❌ 失败 | 缺少libtinfo5和libstdc++6，且包管理器受限 |
| CentOS 7 | ⚠️ 部分失败 | glibc 版本过低，导致 xsct 崩溃 |
结论：坚持使用 Ubuntu LTS 版本（18.04/20.04/22.04），避免任何“优化”过的精简系统。
小贴士：若必须使用国产系统，请确认其底层基于 Ubuntu，并手动补全缺失库。
硬件资源：不是越大越好，而是要“刚刚好”
| 组件 | 最低要求 | 推荐配置 | 实际影响 |
|---|---|---|---|
| CPU | 四核 | 六核以上 | Vivado 综合阶段极易占满 CPU |
| 内存 | 16GB | 32GB | HLS 编译时峰值内存可达 20GB+ |
| 存储 | 100GB SSD | 200GB NVMe + 16GB swap | 编译缓存巨大，无交换分区会 OOM |
| 显卡 | 支持 OpenGL 2.1 | Intel iGPU 或独立显卡 | 无 GPU 会导致 Eclipse 渲染失败 |
特别提醒：很多工控机采用无头设计（headless），默认关闭图形界面。即使你不打算用 GUI，Vitis 的启动脚本仍依赖 OpenGL 初始化！否则会出现“白屏”、“卡死”或直接崩溃。
解决办法：
export LIBGL_ALWAYS_SOFTWARE=1该变量强制启用llvmpipe软件渲染，虽性能下降，但确保界面可用。
第二步：正式开始 vitis安装 —— 图形化流程背后的细节
下载与解压：版本匹配是关键
访问 AMD 官网下载中心 ，选择Vitis Unified Software Platform。注意：
- 若使用 Zynq-7000 / Artix-7：推荐2021.1 或更高
- 若使用 Zynq UltraScale+ MPSoC：强烈建议2022.2 或 2023.2
- 若涉及 Versal AI Core：必须使用2023.1+
例如我们下载的是：
Xilinx_Unified_2023.2_1019_8888.tar.gz解压并授权：
tar -xzf Xilinx_Unified_2023.2_*.tar.gz cd Xilinx_Unified_2023.2_* chmod +x xsetup启动安装向导：别跳过每一步
运行：
./xsetup进入图形界面后，重点注意以下几点：
- 登录账号：必须提前注册 AMD/Xilinx 账户，并申请节点锁定许可证（Node-Locked License）。免费 WebPack 许可证适用于部分器件。
- 组件选择：
- ✅ Vitis Application Development
- ✅ Vivado HL System Edition（用于 IP 设计）
- ✅ PetaLinux Tools（如需构建自定义 Linux 系统）
- ❌ SDK（已整合进 Vitis，无需单独选） - 安装路径：建议设为
/opt/Xilinx/Vitis/2023.2，便于多版本共存管理。
整个过程耗时约 70 分钟（SSD 环境下），期间不要中断电源或网络。
第三步：配置环境变量与驱动——让工具链真正“活”起来
加载 settings64.sh：每次开机都要做的事
安装完成后，必须导入环境变量：
echo 'source /opt/Xilinx/Vitis/2023.2/settings64.sh' >> ~/.bashrc source ~/.bashrc这个脚本做了什么？
- 添加vivado,xsct,vitis,petalinux-config到 PATH
- 设置 Tcl 解释器路径
- 注册 Xilinx 运行时库（XRT）环境
验证是否生效：
vitis -help # 应显示帮助信息 xsct -eval 'version' # 输出版本号即成功如果提示command not found，检查.bashrc是否正确加载，或尝试重启终端。
JTAG 驱动配置：连接物理世界的桥梁
大多数工控机没有原生 JTAG 接口，需通过 USB-JTAG 下载器（如 Digilent HS2、Platform Cable USB）连接 FPGA 板卡。
安装 Digilent Adept Runtime
先下载对应的.deb包（注意架构为lin64）：
sudo dpkg -i digilent-adept-runtime-2.17.1-amd64.deb sudo dpkg -i digilent-adept-utilities-2.17.1-amd64.deb然后运行安装脚本，自动配置 udev 规则：
sudo /opt/Xilinx/Vivado/2023.2/data/xicom/cable_drivers/lin64/install_script/install_drivers/install_digilent.sh此脚本会：
- 创建/etc/udev/rules.d/52-digilent.rules
- 设置 USB 设备权限为非 root 用户可访问
- 注册设备枚举服务
插入 JTAG 电缆后，测试连接：
djtgcfg enum # 查看是否列出设备 # 输出示例：Device: Digilent_Hs2_Cable ... Connected: false若无输出，则可能是驱动未加载或 USB 权限问题。
启动硬件服务器 hw_server：打通 IDE 与硬件
hw_server是 Vitis 与目标板之间的通信枢纽，默认监听端口3121。
启动服务：
hw_server你会看到输出：
Starting HW Server on port:3121 Available filters: Name: Digilent Adept, Serial Number: xxxxxx, Port: auto此时可在 Vitis IDE 中添加硬件目标：
Xilinx → Connect to Target → localhost:3121为了方便维护，建议将hw_server加入开机自启：
sudo cp /opt/Xilinx/Vivado/2023.2/data/hw_server/systemd/hw_server.service /etc/systemd/system/ sudo systemctl enable --now hw_server.service第四步：实战演练——基于 Zynq 的机器视觉加速项目
设想一个典型工业缺陷检测系统：
- 主控平台：Ubuntu 20.04 工控机 + Kintex-7 PCIe 卡
- 图像采集：GigE 相机通过 DMA 传图至 PL 端
- 处理逻辑：CPU 执行调度，FPGA 实现 Sobel 边缘检测加速
- 开发工具链：Vitis + HLS + xfOpenCV 库
开发流程概览
- 使用 Vivado 创建 Block Design，包含 AXI Interconnect、AXI VDMA、Video Timing Controller；
- 导出
.xsa硬件平台文件； - 在 Vitis 中创建 Application Project，选择 “Zynq MPSoC FSBL” 和 “Hello World” 模板；
- 添加用户应用，调用
xf::cv::Sobel()实现图像梯度计算； - 编译生成
BOOT.BIN和image.elf； - 通过 JTAG 下载至板卡运行。
关键代码片段（C++）
#include "xf_sobel.hpp" #include "xaxidma.h" void sobel_accel(uchar_t* img_in, uchar_t* img_out, int rows, int cols) { xf::cv::Mat<XF_8UC1, HEIGHT, WIDTH, XF_NPPC1> in_mat(rows, cols); xf::cv::Mat<XF_8UC1, HEIGHT, WIDTH, XF_NPPC1> out_mat(rows, cols); in_mat.copyTo(img_in); xf::cv::Sobel<FILTER_SIZE, XF_GRAD_X, XF_8UC1, HEIGHT, WIDTH, XF_NPPC1>(in_mat, out_mat); out_mat.copyTo(img_out); }配合 DMA 驱动，即可实现千兆像素级实时处理。
常见故障排查：那些年我们一起踩过的坑
| 故障现象 | 根本原因 | 解决方案 |
|---|---|---|
Eclipse 启动黑屏 | OpenGL 初始化失败 | 设置export LIBGL_ALWAYS_SOFTWARE=1 |
djtgcfg enum 无输出 | udev 规则未安装 | 运行install_digilent.sh并重新插拔设备 |
PetaLinux 构建报错 python | 默认 python 指向 python2 | 使用update-alternatives切换到 python3.8 |
编译时报 undefined reference to pthread | 缺少线程库头文件 | 安装libpthread-stubs0-dev |
xsct 启动崩溃 | libtinfo5 缺失 | sudo apt install libtinfo5 |
🛠️ 秘籍：遇到奇怪错误时，优先查看日志文件：
-$HOME/.Xilinx/下的vitis.log
-/tmp/vivado*.jou和.log
-petalinux-build.log
设计最佳实践：不只是能跑，更要稳定可靠
版本一致性原则
务必保证 Vitis、Vivado、PetaLinux 三者版本完全一致（如均为 2023.2）。混合版本可能导致.xsa文件不兼容或 API 错误。分离挂载点
将/opt单独挂载为大容量分区，避免工具膨胀挤爆根目录。定期清理临时文件
bash rm -rf $HOME/.Xilinx/* rm -rf /tmp/vivado*备份 .xsa 文件
将经过验证的硬件平台打包归档，供团队复用，减少重复劳动。启用 SSH + tmux
在工控机开启 SSH 服务，搭配tmux实现断线不中断编译任务。
结语：vitis安装 是起点，不是终点
当你终于看到Build Finished Successfully的那一刻，才真正明白：vitis安装 不仅仅是点下一步，而是对操作系统、驱动、权限、库依赖的一次全面体检。
它考验的不是你的鼠标点击速度，而是你对 Linux 系统机制的理解深度。
而一旦这套环境搭建完成，你就拥有了一个能在工厂边缘独立运行、快速迭代、持续交付的强大武器。
未来，随着Vitis AI的普及，我们将在同一平台上实现传统控制逻辑 + 神经网络推理的深度融合。那时你会发现，今天的每一行配置命令，都在为明天的智能工控系统铺路。
如果你也在工控一线奋战，欢迎留言分享你在 vitis安装 过程中遇到的奇葩问题，我们一起拆解、攻克。
关键词汇总：vitis安装、工控机、嵌入式开发、FPGA、Zynq、交叉编译、JTAG、PetaLinux、硬件加速、HLS、OpenCV、Linux驱动、Eclipse、BOOT.BIN、设备树