解析FPGA從SPI Flash啟動(dòng)配置數(shù)據(jù)時(shí)的地址問題

FPGA上電（Master）

fpga 上電時(shí)，默認(rèn)是從 flash 的 0x00 地址開始讀數(shù)據(jù)。如 UG470 文檔 page144 描述

fpga 會(huì)從 0 開始讀，地址不斷自增，直到讀取到有效的同步字 sync word(0xAA995566),才認(rèn)為接下來的內(nèi)容是一個(gè)有效的 bin 文件內(nèi)容的開始。讀到有效 sync word 后不會(huì)再繼續(xù)讀搜尋其他的 bin 文件。如 UG470 文檔 page81 描述：

幾種情況

只有一個(gè) bit 文件，使用如下命令將該 bit 文件寫出轉(zhuǎn)換為 mcs 文件，并燒入 spi flash 中。

該 bit 文件在 flash 中存放的起始地址是 0x400000 ，上電 fpga 能正常啟動(dòng)，因?yàn)榍安糠值牡刂?0x000000-0x400000 之間都是無效數(shù)據(jù)， fpga 從 0x000000 地址開始讀，沒有有效的 sync word ，讀地址不斷增加，直到 0x400000 地址才會(huì)讀到同步字，然后就能正常的從 0x400000 開始配置。

有兩個(gè) bit 文件，使用該命令轉(zhuǎn)換為一個(gè) mcs 文件

第一個(gè) bit 文件放在 0x000000 地址，第二個(gè)放在 0x400000 地址，燒寫 flash ，上電后 fpga 從 deign1.bit 啟動(dòng)，因?yàn)榈谝粋€(gè) bit 在前面， fpga 上電后從 0x000000 地址開始讀，會(huì)先讀到 deign1.bit ，然后成功地從deign1.bit 初始化。

若把 mcs 文件中關(guān)于 deign1.bit 的 FDRI data 的內(nèi)容手動(dòng)改為其他值，使得配置的時(shí)候會(huì)出現(xiàn) CRC 校驗(yàn)錯(cuò)誤， deign2.bit 相關(guān)的內(nèi)容不變，燒寫進(jìn)flash,上電， FPGA 無法正常配置數(shù)據(jù)，既不會(huì)從deign1.bit啟動(dòng)，也不能從deign2.bit 啟動(dòng)，這是因?yàn)榈谝粋€(gè)bit在前面， fpga 上電后從 0x000000 地址開始讀，會(huì)先讀到 deign1.bit ，然后從 deign1.bit 開始初始化，但是會(huì)發(fā)生CRC錯(cuò)誤，然后又fallback 回 0 地址讀，依然是讀到 design1.bit 的數(shù)據(jù)，還是 CRC 錯(cuò)誤，最后發(fā)生配置失敗。

若只把 mcs 文件中關(guān)于 deign1.bit 的 sync word 的內(nèi)容手動(dòng)改為其他值，比如 0xAA997866 ，deign2.bit 相關(guān)的內(nèi)容不變，燒寫進(jìn) flash 上電， FPGA 成功從 deign2.bit 啟動(dòng)。這是因?yàn)榈谝粋€(gè) bit 在前面， fpga 上電后從0x000000 地址開始讀，讀到 deign1.bit 的 sync word 為 0xAA997866 時(shí)，發(fā)現(xiàn)不是有效的 sync word ，不會(huì)判斷接下來的內(nèi)容是屬于一個(gè)有效的配置文件，于是繼續(xù)自增地址往上讀，直到讀到 0x400000 地址后面，成功讀到 design2.bit 的 sync word ，發(fā)現(xiàn)有效，然后從 deign2.bit 開始初始化。這樣就跳過了前面 deign1.bit 的內(nèi)容。

bitstream 約束

對(duì)bit流進(jìn)行壓縮

set_property?BITSTREAM.GENERAL.COMPRESS?TRUE?[current_design]?

打開看門狗功能

set_property?BITSTREAM.CONFIG.CONFIGFALLBACK?ENABLE?[current_design]?

如果加載 Update_Image 配置文件失敗后，沒有返回加載 Golden_Image ，則會(huì)根據(jù)指定的時(shí)間啟動(dòng)看門狗，強(qiáng)制返回加載 Golden_Image 。

生成 bit 文件的頭部添加 IPROG 命令和設(shè)置 WBSTAR 的命令

set_property?BITSTREAM.CONFIG.NEXT_CONFIG_ADDR?0x0400000?[current_design]

配置時(shí)執(zhí)行到 IPROG 命令后，會(huì)直接跳轉(zhuǎn)到指定的地址中繼續(xù)執(zhí)行配置。可用于 Golden_Image 中設(shè)置為跳轉(zhuǎn)到 Update_Image 啟動(dòng)。其實(shí)加不加這個(gè)約束，生成的bit流中的頭部，都會(huì)有 IPROG 和設(shè)置 WBSTAR 的相關(guān)命令的占位空間，只是不加該約束時(shí)， IPROG 的位置會(huì)由 000000 替代， NOP 指令，只是空的占位符；而寫 WBSTAR 寄存器的指令依然存在，但是寫 WBSTAR 的值卻是 0 。

審核編輯：劉清