ZYNQ7020的程序固化

一、啟動流程介紹

普通的?FPGA?一般是可以從?flash?啟動，或者被動加載，但是ZYNQ不行，ZYNQ必須PS端參與

ZYNQ 的啟動是由 ARM 主導(dǎo)的，包括 FPGA 程序的加載， ZYNQ 啟動一般為3個階段，最少2個階段：

1、階段0：Stage-0 Boot (BootROM)

階段0，主要是運(yùn)行芯片內(nèi)部固化的BootROM程序，這個BootROM主要是識別啟動模式（spi/sd/nand/nor/）是哪一種？

1）、根據(jù)啟動模式，設(shè)置相應(yīng)的外設(shè)，當(dāng)然有引腳復(fù)用了，還有時鐘；

2）、將FSBL從啟動介質(zhì)中搬移到OCM（On-Chip Memory）中

3）、跳轉(zhuǎn)到FSBL處執(zhí)行，將控制權(quán)交給FSBL程序

2、階段1：FSBL（First Stage Bootloader ）

FSBL（第一階段引導(dǎo)加載程序）在BootROM之后啟動，這個BootROM將FSBL加載到OCM（On-Chip Memory ）

FSBL負(fù)責(zé)下面的幾項(xiàng)工作：

1）、初始化PS端的配置數(shù)據(jù)（使用Xilinx硬件配置工具提供的）；

完成MIO分配、時鐘PLL、DDR控制器初始化，SD、QSPI控制器初始化

2）、通過啟動模式從啟動介質(zhì)讀取bitsttream文件，并用它燒寫PL端程序

3）、加載第二階段BootLoader或者邏輯代碼到DDR內(nèi)存

4）、切換到第二階段BootLoader或者邏輯代碼運(yùn)行

下圖是一個簡單的FSBL流程圖：

3、第二階段啟動流程：Second Stage Bootloader

第二階段引導(dǎo)加載程序是可選的，并由用戶設(shè)計(jì)，一般是在跑系統(tǒng)的情況下使用，比如?linux?系統(tǒng)的u-boot（用petalinux?工具制作?linux?系統(tǒng)?）
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二、制作FSBL第一階段的啟動代碼

1、新建一個名為?fsbl?的?APP，特別注意硬件平臺選擇我們自己配置的ps_uart_warpper_hw_platform_0 ，點(diǎn)擊next

2、在彈出的對話框選擇Zynq FSBL，點(diǎn)擊Finish

3、然后軟件會自動的進(jìn)行編譯FSBL，時間看電腦的性能

4、等編譯完成，修改代碼，添加調(diào)試宏定義?FSBL_DEBUG_INFO

這個宏可以在啟動輸出 FSBL 的一些狀態(tài)信息，有利于調(diào)試，但是會導(dǎo)致啟動時間變長。
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5、修改后保存， SDK 默認(rèn)會自動編譯，生成 fsbl.elf 文件。也可以右鍵點(diǎn)擊build project手動編譯

6、我們的工程文件夾包含很多外設(shè)文件ps7_init.c，?nand，?nor，?qspi，?sd?等?

7、fsbl的?main.c?中，第一個運(yùn)行的函數(shù)就是?ps7_init ，這個fsbl內(nèi)容也可以根據(jù)自己需要進(jìn)行更改，例如加點(diǎn)自己的打印信息

8、創(chuàng)建?BOOT?文件?

8.1、選擇 APP （就是我們的應(yīng)用：ps_uart_hello）工程，右鍵選擇 Create Boot Image

8.2、在彈出的對話框中可以看到BIF文件和BOOT.bin的生成路徑

BIF文件是生成BOOT.bin文件的配置文件；

BOOT.bin是我們需要的啟動文件，可以燒寫到SD卡、QSPI里

8.3、在彈出的對話框，Boot image partitions?列表中有要合成的文件?

第一個文件一定是 bootloader 文件，就是上面生成的 fsbl.elf 文件；

第二個文件是 FPGA 配置文件 bitstream，本實(shí)驗(yàn)沒有PL端程序，所以bitstream，不需要添加；

第三個是應(yīng)用程序，在本實(shí)驗(yàn)中為 ps_uart_hello.elf

8.4、由于沒有 bitstream，在本實(shí)驗(yàn)中只添加 bootloader 和應(yīng)用程序。點(diǎn)擊 Create Imag
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8.5、在生成的目錄下可以找到BOOT.bin文件

三、SD卡燒寫及測試

1、格式化?SD?卡，只能格式化為?FAT32?格式，其他格式無法啟動?

2、放入?BOOT.bin?文件，放在根目錄?

3、D?卡插入開發(fā)板的?SD?卡插槽?

4、啟動模式調(diào)整為?SD?卡啟動?

開發(fā)板設(shè)置撥碼為【?101001（1~6 SD卡?模式）】

5、打開串口，開發(fā)板上電

6、可以看到SD卡啟動成功，紅色部分為FSBL打印信息，綠色為我們的APP打印信息

7、SD卡固化成功

四、QSPI程序固化

QSPI 燒寫有2種方式：xSDK軟件燒寫、或者Vivado軟件燒寫

五、QSPI燒寫及測試（xSDK軟件燒寫）

首先將開發(fā)板設(shè)置為JTAG模式【?010101（1~6 JTAG?模式）】

1、在?SDK?菜單?Xilinx -> Program Flash?

2、參數(shù)配置

<1>、Hardware Platform 選擇我們自己定制的平臺；

<2>、Image FIle 文件選擇要燒寫的 BOOT.bin；

<3>、FSBL file 選擇創(chuàng)龍定制的 fsbl.elf，只有用這個 fsbl 才能燒寫（我會另寫一篇博客單獨(dú)寫怎么定制fsbl.elf文件）；

<4>、選擇?Verify after flash，在燒寫完成后校驗(yàn)?flash?

3、注意：第一次固化的時候，里面有uboot在執(zhí)行，燒寫不成功，所以要先在軟件點(diǎn)固化，然后快速給開發(fā)板上電

4、將啟動設(shè)置為QSPI【?100101（1~6 QSPI?模式）】，驗(yàn)證固化有沒有成功

5、打印的信息和我們在DUBUG的時候一致，代表我們固化成功

五、QSPI燒寫及測試（vivado軟件燒寫）

1、在?HARDWARE MANGER?下選擇器件，右鍵?Add Configuration Memory Device?

2、選擇嘗試?Winbond，類型選擇?qspi，寬度選擇?x4-single，這時候出現(xiàn)?w25q128

選擇紅框型號，開發(fā)板使用?MT25QL256ABA1EW9-0SIT，但是不影響燒錄

3、在彈出的對話框，提示我們是否立即燒寫，點(diǎn)擊OK

選擇ps_uart_hello/bootimage/目錄的BOOT.bin，選擇fsbl/debug/目錄下的fsbl.elf文件

4、提示我們當(dāng)前是處于QSPI模式的，如果編程失敗，請更改模式，再次重試

5、我們將啟動模式改為JTAG模式【?010101（1~6 JTAG?模式）】

6、斷電上電，再次嘗試燒寫，沒有剛才的警告信息了

7、再將啟動模式切換為QSPI模式，QSPI【?100101（1~6 QSPI?模式）】，驗(yàn)證固化有沒有成功

六、到此PS端的程序固化成功

審核編輯 ：李倩

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