【Xilinx 程序固化】FPGA程序固化方法：SD卡、flash

什么是FPGA程序的固化？

 

通常对FPGA下载程序时，会采用JTAG口下载，完成好HDL设计，并且验证无误后，对设计文件进行综合，布局布线以及生成比特流文件，而FPGA开发板要想工作，需要将该文件烧写进FPGA芯片中。但是FPGA是基于RAM工艺（如LUT的实质就是RAM），因此会掉电丢失，再次上电后需要重新加载bit流。一般FPGA的外围会有一个非易失性存储器：Flash或SD卡等。可以将程序加载进去，这样的话，下次上电后可以直接从该存储器中加载程序，这就是固化的过程。

FSBL的功能：（first stage boot loader 第一阶段引导加载程序）

①初始化PS的配置，具体的配置方法由Xilinx硬件配置工具提供。

②如果镜像中有bitstream文件部分，则用它配置PL部分。

③从非易失性存储器（NAND/NOR FLASH）中加载SSBL（second stage boot loader，u-boot）或裸机程序到RAM（DDR）中，并将执行权限移交给它。

注意，在将权限移交给SSBL或裸机程序之前，FSBL会关闭cache和MMU，因为u-boot在执行开始时假设它们都是关闭的。

两种程序固化方法：（1、SD卡方式 2、Quad SPI Flash方式）

以AXI_GPIO工程为例(利用AXI总线中断，用PL端的开关对PS端的LED进行控制)

1、SD卡方式

①首先需要在原有的block design中更改配置，点开zynq模块配置界面，因为要用两种sd卡和flash两种方法进行固化，所以在外设i/o引脚配置界面中，需要勾选Quad SPI Flash和SD0（同时选择40-45引脚，可以在原理图中查看），点击ok。

 

 

②在sources界面中重新generate output products，由于不需要对PS端的引脚重新绑定，所以无需重新生成顶层文件，重新导出file->export->export hardware(注意包含bitstream)，最后launch SDK。

 

 

 

 

③在SDK中先创建一个新的工程名为FSBL，在templates中选择Zynq FSBL选项，点击finish。

 

 

④鼠标选中所建的工程本例子中为axi_gpio文件工程，点击xilinx->点击creat boot image，自动会帮助我们在相应的文件夹中生成BOOT.bin文件，在file path中有三个文件，分别是FSBL.elf、比特流文件、裸机引用程序elf，这三个文件的顺序不能乱，他们是按顺序执行的，最后点击creat image即可。

 

 

⑤找到相对应的BOOT.bin文件拷贝到SD卡中，然后将SD卡插入板子中，将MIO4、MIO5接至高电位（SD Card启动模式），在ug585手册中如下图中可以看出当需要配置成SD卡启动，则需要将MIO4、MIO5配置成1，也就是高电位，最后开关打开上电即可自动通过SD卡下载程序。效果如图所示。

 

 

 

 

2、Flash启动

①1-3同SD卡的操作，在flash启动时，将MIO5接高电位、MIO4接低电位（Quad-SPI启动模式），在SDK中点击Xilinx->program flash->在device中点击select选择Auto Detect->在image中浏览BOOT.bin文件->在FSBL File中浏览FSBL.elf文件->点击program即可。结果也如上图所示。

 本工程基于vivado 2018.2