淺談ZYNQ的三種啟動方式-JTAG、SD card、Flash

前言：

前面我們都是使用JTAG方式下載比特流文件，然后下載elf文件，最后點(diǎn)擊Run as或者Debug as來運(yùn)行程序。JTAG方式是通過tcl腳本來初始化PS，然后用JTAG收發(fā)信息，優(yōu)點(diǎn)是可以在線調(diào)試，缺點(diǎn)是斷電后程序就丟失了。為了解決程序丟失的問題，可以制作鏡像文件燒寫到sd卡或者flash中，上電即可加載程序。

ZYNQ有兩大類啟動模式：從BootROM主動啟動，從JTAG被動啟動。

在沒有外部JTAG的情況下，處理系統(tǒng)（PS）與可編程邏輯（PL）都必須依靠PS來完成芯片的初始化配置。即借助CPU來完成配置，這也是ZYNQ系列的不同之處。

板子依然使用的是zc702.

啟動模式設(shè)置：

zynq 具有多種啟動方式： NOR, NAND, Quad-SPI, SD Card以及 JTAG 。 zynq 如何判斷從哪里啟動呢？ 上電后， zynq 會根據(jù)模式管腳的設(shè)定選用 boot 的方式。 而這個管腳的設(shè)定是通過核心板上的撥碼開關(guān)實現(xiàn)的。zc702的撥碼開關(guān)是sw16。

The ZC702 board supports these configurationoptions:
? PS Configuration: Quad SPI flash memory
? PS Configuration: Processor System Boot from SD Card (J64)
? PL Configuration: USB JTAG configuration port (Digilent module)
? PL Configuration: Platform cable header J2 and flying lead header J58 JTAG configurationports

JTAG啟動：

配置界面如下：

設(shè)置完之后點(diǎn)擊Apply-->Debug即可開始調(diào)試，Run as類似。

通過制作鏡像文件在外設(shè)控制器中啟動，也稱之為固化。固化需要三個文件：FSBL.elf、該工程的bit文件、該工程的elf文件，由此三個文件制作一個BOOT.bin文件。

那么通過外設(shè)啟動的過程是怎樣的呢？

分為三個階段，大多數(shù)的ARM都是這個啟動過程。

階段0：即傳統(tǒng)的 BootROM 過程， zynq 芯片里有個 rom 里面固化了一段不可修改的程序， 只有 zynq 一上電， 這段程序就會執(zhí)行， 它將初始化CPU和 NAND、 NOR、 SD卡等基本外設(shè)。初始化好，BootROM讀取存儲器中的程序代碼，并將FSBL拷貝到OCM（On-chip memory）里 ， 這個被拷貝到片上 RAM 執(zhí)行的程序就來自于我們要制作的文件——BOOT.bin。
階段1：第一階段引導(dǎo)程序（First Stage Boot Loader，F(xiàn)SBL）啟動，BOOT.bin開始執(zhí)行：首先繼續(xù)配置PS，PS初始化好后，再配置PL，最后還可以加載階段2的代碼。

階段2：開始執(zhí)行PS端代碼，也可以是第二階段引導(dǎo)程序（Second Stage Boot Loader，SSBL）。完全在用戶的控制之下，是可選的。

啰嗦第二遍：

BootROM負(fù)責(zé)：

1.上電復(fù)位以后，PS端即開始進(jìn)行配置。在不使用JTAG的情況下，ARM將在片上的BootROM中開始執(zhí)行代碼。BootROM中的代碼對NAND、NOR、Quad-SPI、SD與PCAP的基本外設(shè)控制器進(jìn)行初始化，使得ARM核可以訪問、使用這些外設(shè)。（而DDR等其他外設(shè)將在階段1或者之后進(jìn)行初始化。）

2.BootROM讀取MIO[2..8]的引腳設(shè)置來確定啟動設(shè)備，將選定設(shè)備的頭192Kbyte內(nèi)容，也就是FSBL，復(fù)制到OCM中，并將控制權(quán)交給FSBL。

FSBL啟動時可以使用整塊256Kb的OCM，當(dāng)FSBL開始運(yùn)行后，器件就正式由由用戶控制了。

FSBL負(fù)責(zé)：
1.根據(jù)Vivado中的配置，完成PS端的初始化。
2.使用比特流文件對PL進(jìn)行配置
3.加載第二階段引導(dǎo)程序（SSBL）或者裸跑程序（直接在ARM上運(yùn)行無操作系統(tǒng)程序）到內(nèi)存空間。
4.跳轉(zhuǎn)執(zhí)行SSBL或者裸跑程序。

關(guān)于PS配置：

Ps7_init.c和ps7_init.h，用于初始化CLK，DDR和MIO。Ps7_init.tcl完成的初始化和ps7_init.c代碼完成的初始化是相同的。

由于不是通過JTAG運(yùn)行，所以沒有運(yùn)行p7_init.tcl，直接在裸機(jī)程序開始處調(diào)用ps7_init()。

Xilinx為我們寫好了一個FSBL程序，沒有特殊要求可以直接使用。

制作BOOT.bin文件：

1.Vivado那邊完成之后，打開sdk,新建應(yīng)用工程

工程名設(shè)為FSBL

點(diǎn)擊next選擇自帶的FSBL程序，右邊是FSBL功能介紹

點(diǎn)擊Finish會自動編譯，在Debug目錄下可以找到FSBL.elf文件

2.點(diǎn)擊Xilinx Tools ->Create zynq Boot Image

一般 該添加的文件它都會幫你添加好。

需要添加的文件如下：

在FSBL文件夾下新建一個bootImage文件，點(diǎn)擊Browse，將輸出指向這里

點(diǎn)擊add，先添加FSBL.elf文件，作為bootloader

再添加hw_platform下的.bit文件，這是PL部分的

最后添加裸機(jī)程序.elf文件

都添加完如下圖：

以上三個文件的添加順序不可變，點(diǎn)擊Create Image，就可以生成BOOT.bin文件了，默認(rèn)的輸出路徑在bootImage下。

SD卡啟動

1.將生成的BOOT.bin文件拷貝到SD卡中，2.啟動模式設(shè)置為SD卡啟動，上電，程序就可以運(yùn)行了。

我這里的現(xiàn)象led閃爍，斷電再上電，程序依然在，從SD卡加載的。

Flash啟動

1.啟動模式設(shè)置為QSPI啟動，

2.開發(fā)板上電，

3.點(diǎn)擊Xilinx tool-->Program Flash

4.點(diǎn)擊Program

下載好后程序就固化了，斷電后重啟，程序從QSPI Flash加載。

如果你使用已經(jīng)存在的bsp文件時出現(xiàn)這種情況：

右鍵那個bsp工程，點(diǎn)擊Board Support Pacage Setting,勾選這兩個庫

總結(jié)：

主流的下載方式就這三種，基本可以滿足你的一切需要了。

編輯：hfy