浅谈ZYNQ的三种启动方式-JTAG、SD card、Flash

前言：

前面我们都是使用JTAG方式下载比特流文件，然后下载elf文件，最后点击Run as或者Debug as来运行程序。JTAG方式是通过tcl脚本来初始化PS，然后用JTAG收发信息，优点是可以在线调试，缺点是断电后程序就丢失了。为了解决程序丢失的问题，可以制作镜像文件烧写到sd卡或者flash中，上电即可加载程序。

ZYNQ有两大类启动模式：从BootROM主动启动，从JTAG被动启动。

在没有外部JTAG的情况下，处理系统（PS）与可编程逻辑（PL）都必须依靠PS来完成芯片的初始化配置。即借助CPU来完成配置，这也是ZYNQ系列的不同之处。

板子依然使用的是zc702.

启动模式设置：

zynq 具有多种启动方式： NOR, NAND, Quad-SPI, SD Card以及 JTAG 。 zynq 如何判断从哪里启动呢？ 上电后， zynq 会根据模式管脚的设定选用 boot 的方式。 而这个管脚的设定是通过核心板上的拨码开关实现的。zc702的拨码开关是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启动：

配置界面如下：

设置完之后点击Apply-->Debug即可开始调试，Run as类似。

通过制作镜像文件在外设控制器中启动，也称之为固化。固化需要三个文件：FSBL.elf、该工程的bit文件、该工程的elf文件，由此三个文件制作一个BOOT.bin文件。

那么通过外设启动的过程是怎样的呢？

分为三个阶段，大多数的ARM都是这个启动过程。

阶段0：即传统的 BootROM 过程， zynq 芯片里有个 rom 里面固化了一段不可修改的程序， 只有 zynq 一上电， 这段程序就会执行， 它将初始化CPU和 NAND、 NOR、 SD卡等基本外设。初始化好，BootROM读取存储器中的程序代码，并将FSBL拷贝到OCM（On-chip memory）里 ， 这个被拷贝到片上 RAM 执行的程序就来自于我们要制作的文件——BOOT.bin。
阶段1：第一阶段引导程序（First Stage Boot Loader，FSBL）启动，BOOT.bin开始执行：首先继续配置PS，PS初始化好后，再配置PL，最后还可以加载阶段2的代码。

阶段2：开始执行PS端代码，也可以是第二阶段引导程序（Second Stage Boot Loader，SSBL）。完全在用户的控制之下，是可选的。

啰嗦第二遍：

BootROM负责：

1.上电复位以后，PS端即开始进行配置。在不使用JTAG的情况下，ARM将在片上的BootROM中开始执行代码。BootROM中的代码对NAND、NOR、Quad-SPI、SD与PCAP的基本外设控制器进行初始化，使得ARM核可以访问、使用这些外设。（而DDR等其他外设将在阶段1或者之后进行初始化。）

2.BootROM读取MIO[2..8]的引脚设置来确定启动设备，将选定设备的头192Kbyte内容，也就是FSBL，复制到OCM中，并将控制权交给FSBL。

FSBL启动时可以使用整块256Kb的OCM，当FSBL开始运行后，器件就正式由由用户控制了。

FSBL负责：
1.根据Vivado中的配置，完成PS端的初始化。
2.使用比特流文件对PL进行配置
3.加载第二阶段引导程序（SSBL）或者裸跑程序（直接在ARM上运行无操作系统程序）到内存空间。
4.跳转执行SSBL或者裸跑程序。

关于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代码完成的初始化是相同的。

由于不是通过JTAG运行，所以没有运行p7_init.tcl，直接在裸机程序开始处调用ps7_init()。

Xilinx为我们写好了一个FSBL程序，没有特殊要求可以直接使用。

制作BOOT.bin文件：

1.Vivado那边完成之后，打开sdk,新建应用工程

工程名设为FSBL

点击next选择自带的FSBL程序，右边是FSBL功能介绍

点击Finish会自动编译，在Debug目录下可以找到FSBL.elf文件

2.点击Xilinx Tools ->Create zynq Boot Image

一般 该添加的文件它都会帮你添加好。

需要添加的文件如下：

在FSBL文件夹下新建一个bootImage文件，点击Browse，将输出指向这里

点击add，先添加FSBL.elf文件，作为bootloader

再添加hw_platform下的.bit文件，这是PL部分的

最后添加裸机程序.elf文件

都添加完如下图：

以上三个文件的添加顺序不可变，点击Create Image，就可以生成BOOT.bin文件了，默认的输出路径在bootImage下。

SD卡启动

1.将生成的BOOT.bin文件拷贝到SD卡中，2.启动模式设置为SD卡启动，上电，程序就可以运行了。

我这里的现象led闪烁，断电再上电，程序依然在，从SD卡加载的。

Flash启动

1.启动模式设置为QSPI启动，

2.开发板上电，

3.点击Xilinx tool-->Program Flash

4.点击Program

下载好后程序就固化了，断电后重启，程序从QSPI Flash加载。

如果你使用已经存在的bsp文件时出现这种情况：

右键那个bsp工程，点击Board Support Pacage Setting,勾选这两个库

总结：

主流的下载方式就这三种，基本可以满足你的一切需要了。

编辑：hfy