ZYNQ MPSoC的程序固化方法(PL+PS)

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固化程序介绍

ZYNQ MPSoC的启动步骤

普通的FPGA一般是可以从flash启动，或者被动加载，ZYNQ的启动是由ARM主导的，包括FPGA程序的加载，ZYNQ MPSoC启动一般为三个步骤，在UG1085中也有介绍：

①Pre-configuration stage：预加载阶段由PMU（平台管理单元）控制，执行PMU ROM中的代码设置系统。PMU处理所有的复位和唤醒过程

②Configuration stage：接下来进入最重要的一步，当BootRom（CSU（配置安全单元）ROM代码的一部分）搬运FSBL到OCM后，处理器开始执行FSBL代码，FSBL主要有以下几个作用：

1，初始化PS端配置，MIO，PLL，DDR，QSPI，SD等

2，如果有PL端程序，加载PL端bitstream

3，搬运用户程序到DDR，并跳转执行

③Post-configuration stage：FSBL开始执行后，CSU ROM代码进入post-configuration阶段，负责起系统干预响应，CSU 为验证文件正确性、通过 PCAP 加载 PL、存储管理安全密钥、解密等提供持续的硬件支持

另外需要注意的是，对于ZYNQ而言，是不能够单独固化PL的程序的，这是因为ZYNQ系列中的PL部分通常是通过PS来配置的（可认为PL是作为PS的外设），且许多非易失性存储器（如NorFlash、SD卡等）是连接在PS端的。PL的配置和启动通常依赖于PS端的引导过程，因此ZYNQ不能单独固化PL的程序。PL的程序需要通过PS端的引导过程来加载和配置

那么如果只关注PL部分（相当于“只固化”PL端），该怎么办呢？其实也很简单，只需要利用Vivado导出的xsa文件再创建一个简单的Vitis程序就行了，比如可以直接在创建Vits工程的时候选择Xilinx提供的hello world应用工程，后续操作按照下面介绍的进行即可

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Vitis 的FSBL代码所在位置

以我的一个zynqmp的工程为例，如下图所示，zynq-7000系列类似。
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让FSBL在启动时打印更多信息

只需在fsbl文件夹中，找到xfsbl_config.h文件，把宏定义中的FSBL_DEBUG_INFO_VAL值改为1，但需要注意的是，这也会导致在启动的时间比较长，因为打印的信息比较多。
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如何生成boot.bin

生成步骤

1，选中应用工程
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2，右键选择Bulid Project，或者直接点击上方的锤子

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3，等待完成生成boot.bin
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生成的boot.bin在工程文件夹中的位置

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这里注意是带"_system"的文件夹，不是那个不带"system"的文件夹
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程序固化方式1 SD卡启动

1，按照如何生成boot.bin中的方法先生成boot.bin

2，将生成的boot.bin放入SD卡中即可。Alinx这里是把生成的boot.bin替换掉了它们出厂的boot.bin，但它们出厂的盘中还有boot.scr与image.ub两个文件，视频中并未介绍这两部分如何生成。用SD卡启动时也需要注意把自己的板子切换到SD卡启动模式！

程序固化方式2 QSPI Flash启动(Vitis下载)

1，按照如何生成boot.bin中的方法先生成boot.bin

2，先把开发板的启动模式改为JTAG模式，否则它下载时可能会出现一些问题，给板子上电

3，在上方导航栏点击Xilinx，后选择"Program Flash"

4，在Image File栏中，点击Browse，找到前面生成的boot.bin，boot.bin所在位置参考boot.bin在工程文件夹中的位置，Flash Type根据自己的板子进行选择，再把"Verify after flash"勾选上，最后点击Program下载即可，下载速度与程序复杂程度相关

5，把开发板切换到QSPI Flash启动模式，启动即可

程序固化方式2 QSPI Flash启动(Vivado下载)

从步骤上来看要比vitis麻烦，而且依赖vitis生成boot.bin，看不出来有什么优势，这里仅作介绍。

1，在Vivado左侧，点击"Open Hardware Manager"，打开自动连接"Auto Connect"

2，右键芯片型号，选择"Add Configuration Memory Device"

3，选择板载的flash型号，点击“OK"

4，在接下来的窗口被询问是否立即去下载memory，点击“OK"

5,在Configuration file选择boot.bin，boot.bin所在位置参考boot.bin在工程文件夹中的位置，在Zynq FSBL中选择FSBL文件。

FSBL文件所在位置如下图所示，design_1_wrapper为硬件描述平台的名字，若Vivado导出xsa中没有改名字，默认就是这个

最后点击OK即可下载

程序固化方式2 QSPI Flash启动(批处理文件下载)

该方法本质上与使用Vitis相同

1，创建一个文件夹，在文件夹中放入boot.bin与fsbl.elf，新建一个批处理文件

2，在批处理文件中输入以下内容，只需要把自己的Vitis路径进行替换(定位到bin就行)，选择自己的flash类型即可。

call E:\XilinxVitis\Vitis\2020.1\bin\program_flash -f BOOT.bin    -offset 0 -flash_type qspi-x4-single  -fsbl fsbl.elf -verify
pause

3，直接运行批处理文件即可完成下载

参考资料

主要参考了Alinx的MPSoC开发之固化程序视频，选取了其中的重点部分进行记录。