基于Vivado/SDK 2018.3的XIP參考設(shè)計(jì)

有些應(yīng)用中，單板沒(méi)有DDR，OCM又不夠存儲(chǔ)所有數(shù)據(jù)和指令。這種情況下，Xilinx提供了參考設(shè)計(jì)Zynq-7000 AP SoC Boot - Booting and Running Without External Memory，把代碼和只讀數(shù)據(jù)放在QSPI Flash中運(yùn)行程序，這就是execute in place (XIP)。

上述XIP參考設(shè)計(jì)工作正常，但是只更新到了Vivado/SDK 2017.3，不匹配當(dāng)前大部分應(yīng)用中的工具版本。另外，上述XIP參考設(shè)計(jì)難于理解，也難于移植到其它單板。舊版本XIP參考設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)。

1. XIP參考設(shè)計(jì)工具版本舊。
2. XIP參考設(shè)計(jì)改動(dòng)的文件很多。
3. XIP的相關(guān)代碼沒(méi)有單獨(dú)標(biāo)示出來(lái)。
4. 有些改動(dòng)還在BSP工程里，重新生成BSP工程，會(huì)被覆蓋。

為了便于使用，我把XIP參考設(shè)計(jì)更新到Vivado/SDK 2018.3，并減少特殊文件，使用宏DDRLESS_XIP_SYSTEM包含所有XIP代碼。改動(dòng)后，所有與XIP相關(guān)的文件在FSBL或者Application的工程src目錄下。所以SDK 2018.3版XIP參考設(shè)計(jì)具有以下優(yōu)點(diǎn)。

1. XIP參考設(shè)計(jì)工具版本新。
2. XIP參考設(shè)計(jì)改動(dòng)的文件更少。
3. XIP的相關(guān)代碼單獨(dú)標(biāo)示。
4. 便于移植2018.3版XIP參考設(shè)計(jì)到其它單板。
5. 便于移植2018.3版XIP參考設(shè)計(jì)到其它工具版本。

1. Vivado 工程
Zynq-7000 AP SoC Boot - Booting and Running Without External Memory提供了TCL腳本project.tcl、system_top.tcl，用于恢復(fù)硬件工程。
把其中的版本號(hào)，從2017.3改為2018.3后，可以使用Vivado 2018.3執(zhí)行project.tcl創(chuàng)建工程。

但是恢復(fù)出來(lái)的硬件工程，仍然使能了DDR控制器。建議在Vivado工程里禁止DDR控制器后，再編譯硬件工程，導(dǎo)出HDF文件。

2. FSBL

FSBL 更改的文件如下：

fsbl.h
fsbl_handoff.S
fsbl_hooks.c
fsbl_hooks.h
image_mover.c
image_mover.h
lscript.ld
main.c
pcap.c
pcap.h
qspi.c
qspi.h
translation_table.S
xil_exception.c

上述文件都放在FSBL工程的src目錄下。引用的BSP工程，是普通FSBL工程的BSP工程。

請(qǐng)?jiān)贔SBL工程里設(shè)置里，定義宏FSBL_DEBUG_INFO，DDRLESS_XIP_SYSTEM 。

3. C語(yǔ)言Application

C語(yǔ)言Application更改的文件如下：

Application.c
lscript.ld
startup.s
TimerApp.c
xil_exception.c
上述文件都放在C語(yǔ)言Application工程的src目錄下。
引用的BSP工程，是普通Application工程的BSP工程。

4. C++語(yǔ)言Application

C++語(yǔ)言Application更改的文件如下：

app.cc
copyRO.cc
cpu_init.S
lscript.ld
startup.s
xil_exception.c
上述文件都放在C++語(yǔ)言Application工程的src目錄下。
引用的BSP工程，是普通Application工程的BSP工程。

5. 啟動(dòng)文件

制作啟動(dòng)文件時(shí)，必須聲明FSBL在Flash里執(zhí)行，也就是xip_mode；也必須指定各個(gè)部分在Flash的地址，它對(duì)應(yīng)軟件的鏈接腳本一致。

FSBL的鏈接腳本指定了FSBL占用Flash的位置從0x2000開始，所以啟動(dòng)文件的bootgen.bif也指定FSBL從Flash的0x2000開始。
應(yīng)用程序的鏈接腳本指定了FSBL占用Flash的位置從0x700000開始，所以啟動(dòng)文件的bootgen.bif也指定應(yīng)用程序從Flash的0x700000開始。

5.1. 啟動(dòng)文件的bootgen.bif

//arch = zynq; split = false; format = BIN
the_ROM_image:
{
[bootloader, xip_mode, offset = 0x2000]C:/prj/fsbl_xip_v183.elf
[offset = 0x200000]C:/prj/design_noddr_wrapper.bit
[offset = 0x700000]C:/prj//Application.elf
}

6. 常見(jiàn)錯(cuò)誤

在SDK里，重新指定文件名后，xip_mode會(huì)被刪除。即使指定Application的ELF文件，F(xiàn)SBL的xip_mode屬性也會(huì)被刪除。如果在FSBL沒(méi)有xip_mode屬性的情況下直接制作啟動(dòng)文件，燒寫后FSBL無(wú)法啟動(dòng)，即使定義了FSBL_DEBUG_INFO，也不會(huì)有任何打印。在重新指定文件名后，用文本編輯器打開對(duì)應(yīng)的.bif文件，添加xip_mode屬性，再創(chuàng)建啟動(dòng)文件，才能正常啟動(dòng)。

7. 已知問(wèn)題

7.1. 調(diào)試

XIP模式的代碼，無(wú)法單步調(diào)試。
調(diào)試器下載代碼時(shí)，會(huì)按ELF中的地址下載。調(diào)試器假設(shè)代碼使用的存儲(chǔ)器是DDR。因?yàn)橹噶詈椭蛔x數(shù)據(jù)在Flash里，所以無(wú)法下載。單步調(diào)試時(shí)，會(huì)修改指令，由于指令在Flash里，也無(wú)法修改。

7.2. FSBL編譯錯(cuò)誤

編譯FSBL出現(xiàn)下列錯(cuò)誤，可以忽略：

ld.exe: FSBL_XIP.elf: section `.data' can't be allocated in segment 0

7.3. C++語(yǔ)言Application編譯錯(cuò)誤

編譯C++語(yǔ)言Application出現(xiàn)下列錯(cuò)誤，可以忽略：

ld.exe: Application_Cpp.elf: section `.data' can't be allocated in segment 0

7.4. 燒寫Flash

燒寫Flash的時(shí)候必須指定一個(gè)FSBL文件。為了初始化單板，燒寫Flash前必須運(yùn)行這個(gè)FSBL，它要初始化QSPI等。因此必須修改FSBL的main.c，使其在沒(méi)有DDR基地址情況下，只是不執(zhí)行DDR相關(guān)操作，繼續(xù)初始化devcfg、QSPI等模塊。具體請(qǐng)參考SDK 2018.3燒寫沒(méi)有DDR的單板的Flash。
編輯：hfy