可擴(kuò)展處理平臺Zynq的啟動(dòng)過程

本文主要介紹zynq啟動(dòng)過程，主要包括BootROM和FSBL等的執(zhí)行過程。

硬件啟動(dòng)過程

重新上電或POR復(fù)位后進(jìn)行硬件啟動(dòng)過程

掃描“啟動(dòng)引腳”設(shè)置，并存入只讀寄存器slcr.BOOT_MODE中

若使能pll，則等到pll輸出時(shí)鐘；若旁路pll，則直接使用ps_clk時(shí)鐘

更詳細(xì)硬件啟動(dòng)過程可以參考下圖

BootROM

BootROM在POR復(fù)位后經(jīng)過硬件啟動(dòng)后自動(dòng)運(yùn)行，也可在非POR復(fù)位后直接運(yùn)行（不經(jīng)過硬件啟動(dòng)），其內(nèi)容固化在內(nèi)部ROM中，不能修改，主要初始化MMU和一些系統(tǒng)資源（以使其滿足BootROM執(zhí)行的要求）以及加載FSBL程序段等。BootROM在CPU 0執(zhí)行，而CPU 1執(zhí)行WFE指令

主要過程如下：

硬件啟動(dòng)后BootROM將初始化MMU、NAND、NOR、QSPI、SD和PCAP等基本外設(shè)

判斷啟動(dòng)設(shè)備（決定于硬件啟動(dòng)過程時(shí)掃描的“啟動(dòng)模式”引腳，即寄存器slcr.BOOT_MODE）并搜索boot鏡像頭信息，各啟動(dòng)模式搜索范圍：

Quad-SPI，頭16 MB空間搜索

NAND，頭128MB空間搜索

NOR，頭32MB

SD卡中只加載一次，不會(huì)搜索

BootROM會(huì)根據(jù)啟動(dòng)模式配置MIO，還會(huì)根據(jù)讀取的boot鏡像頭信息的“寄存器初始化參數(shù)”部分配置時(shí)間優(yōu)化寄存器

從指定啟動(dòng)設(shè)備中加載SFBL到OCM（加載時(shí)也會(huì)讀取頭部信息確定加密狀態(tài)，文件長度等，若加密則還需解密后加載到OCM，BootROM頭信息都不會(huì)加密），另外還支持直接在QSPI或NOR中執(zhí)行（從頭部信息中文件長度為0時(shí)，這時(shí)就不用加載到OCM了）

跳轉(zhuǎn)到SFBL中執(zhí)行，BootROM關(guān)閉

其它說明：

如果已經(jīng)為加密模式，經(jīng)過非POR復(fù)位后，讀取BootROM頭信息檢測到一個(gè)非加密的boot，系統(tǒng)將會(huì)被鎖定

如果檢測到BootROM中有錯(cuò)誤，系統(tǒng)也會(huì)被鎖定

如果為加密模式則需要等待PL上電才能繼續(xù)加載，因?yàn)榻饷茯?yàn)證模塊（AES and HMAC）在PL部分；而無論時(shí)加密模式還是非加密模式再配置.bit文件時(shí)都要等待PL部分準(zhǔn)備好（通過檢查寄存器devcfg.STATUS?
[PCFG_INIT]）

FSBL

FSBL主要初始化更多的外設(shè)(如DDR)、初始化PL部分和加載SSBL或裸機(jī)程序等。

主要過程如下：

初始化MIO、PLL、CLK等，ps7_init()中所做

根據(jù)vivado（或XPS）中設(shè)置完成PS端初始化

判斷啟動(dòng)設(shè)備（決定于寄存器slcr.BOOT_MODE）并從中掃描并加載.bit和SSBL或裸機(jī)程序

用.bit配置PL部分（FSBL通過PCAP控制器配置PL部分）

加載SSBL或裸機(jī)程序到DDR中

跳轉(zhuǎn)到SSBL或裸機(jī)程序中執(zhí)行

對于FSBL程序通常使用SDK中自帶模板，但是不同于BootROM不可改變，F(xiàn)SBL可以手動(dòng)修改實(shí)現(xiàn)一些自定義的內(nèi)容。而且可以像裸機(jī)程序一樣調(diào)試排錯(cuò)（在fsbl_debug.h中定義宏FSBL_DEBUG_INFO(#define FSBL_DEBUG_INFO)可以查看FSBL打印的調(diào)試信息）

注意:由于OCM大小為256KB，而在BootROM階段OCM高64KB(OCM 從0x0000_0000開始192KB，從0xffff_0000開始64KB)用于存儲BootROM頭信息和變量，在BootROM執(zhí)行完成后才可用于FSBL，所以FSBL大小要小于192KB。

其它說明：

當(dāng)從外部器件中啟動(dòng)為非加密模式時(shí)，才能使用JTAG進(jìn)入調(diào)試模式

直接在NOR or Quad-SPI中運(yùn)行的FSBL必須為非加密模式

FSBL大小要小于192KB，但是直接在flash器件（NOR or Quad-SPI）中直接運(yùn)行的情況沒有這個(gè)限制

AES一次只能解密1Byte，所以PCAP在4個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)只能發(fā)送一個(gè)32bit數(shù)據(jù)（加密配置時(shí)）

SSBL

通常SSBL就是裸機(jī)程序，對于linux啟動(dòng)來說就是u-boot之類的bootloader。

對于沒有使用PL部分的設(shè)計(jì)，即只把zynq當(dāng)做普通ARM來使用，則完全可以不用FSBL，而通過BootROM直接加載裸機(jī)程序并運(yùn)行（使用方式和注意事項(xiàng)請看“zynq的三種啟動(dòng)方式(JTAG,SD,QSPI)”）。