Versal启动文件简述

Versal™ 是由多个高度耦合的可配置块组成的自适应计算加速平台(ACAP)。这些块包括NoC、AIE、PL和CIPS（CIPS本身包含不同的域：LPD和FPD）等，启动这些块时，需使用Vivado中的配置集进行配置。
本篇博文是Versal“从零开始”调试系列的首篇。
这么多互连块乍看之下似乎很复杂...但实际不尽然。在本篇博文中，我们将探讨这些启动文件及其使用方式。
这就切入正题...希望您不介意我用首字母缩写词。
以下我准备的一个基础设计，其中只有CIPS和NoC：

Control, Interfaces, and Processing Subsystem (CIPS)是所有Versal设计的通用IP，包含所有Versal器件通用的硬化IP。
其中主要包含两个域：LDP和FDP。低功耗域(LPD)包含可配置启动器件和I2C。全功耗域(FPD)则包含所有其它可配置IP，如GEM和USB等。此外还有AXI和调试接口，连接到PL、可配置NoC接口、时钟、中断和处理器子系统，全都可在Vivado IP integrator内根据您的设计需求进行配置。
片上网络(NoC)经高度耦合，可连接到PL IP和/或AIE以及DDR存储器控制器。
所有这些配置二进制文件(CDO)都封装到单一容器文件内，此文件称为PDI文件，PDI表示可编程定义文件(Programmable Definition File)。
PDI：
如上所述，PDI包含所有可配置二进制文件。其中还包含用于执行这些二进制文件的可执行文件。
并且，如果PL包含带有存储器映射存储器控制器的MicroBlaze，那么PDI中还包含存储器映射接口(MMI)文件。
此 PDI 文件将在实现期间创建，并且可包含在 XSA 文件内交付至 Vitis。来看看 impl_1 文件夹：

此处值得注意的两个文件是PDI文件和BIF文件。
启动镜像格式：
启动镜像格式(BIF)文件包含所有启动分区。
让我们来一探究竟：

new_bif:
{
id_code=0x04ca8093
extended_id_code=0x01
id=0x2
image
{
name=WDI_FLAT
id=0x1c000000
partition
{
id=0x01
type=bootloader
file=gen_files/executable.elf
}
partition
{
id=0x09
type=pmcdata,load=0xf2000000
file=gen_files/pmc_data.cdo
}
partition
{
id=0x0C
type=cdo
file=gen_files/lpd_data.cdo
}
partition
{
id=0x0B
core=psm
file=static_files/psm_fw.elf
}
partition
{
id=0x03
type=cdo
file=design_1_wrapper.rcdo
}
partition
{
id=0x05
type=cdo
file=design_1_wrapper.rnpi
}
partition
{
id=0x08
type=cdo
file=gen_files/fpd_data.cdo
}
partition
{
id=0x0D
type=cdo
file=gen_files/subsystem.cdo
}
}
}

下表提取自《Versal 系统软件开发指南》，可用于描述其中每个分区：

PDI 组件	描述
PLM elf (executable.elf)	Platform Loader and Manager。
PLM CDO (pmc_data.cdo)	器件拓扑 - 固定配置 PMC 配置 - 寄存器写入/读取
LPD CDO (lpd_data.cdo)	PS LPD PM 初始化节点命令（SC、LBIST、BISR 和 MBIST） LPD 配置 - 寄存器写入/读取
PSM elf (psm_fw.elf)	PSM ELF
CFI 数据 (.rcdo)	PM 初始化节点命令（清理 PL、HB SC 和 GT MBIST） 寄存器写入 CFU 适用于 CFI 数据的 DMA 锁眼传输命令 寄存器写入/读取 CFU 如无 NPI： 全局信号 GMC_B、GRESTORE 和 GHIGH_B。- 寄存器写入/读取 全局信号 - GWE、EOS、EN_GLOb - 寄存器写入/读取
() [此文件与以上 .rcdo 文件合并]
NPI CDO (.rnpi)	PM 初始化节点命令（SC、BISR 和 MBIST） NPI 数据加载 - DMA 写入/寄存器写入 如果 CFI 存在： 全局信号 GMC_B、GRESTORE 和 GHIGH_B。- 寄存器写入/读取 NPI 序列 - 寄存器写入/读取 如果 CFI 存在 全局信号 - GWE、EOS、EN_GLOb - 寄存器写入/读取 隔离和 PL 复位命令
CPM CDO (cpm_data.cdo)	PM 初始化节点命令（BISR 和 MBIST） 适用于 CPM 和 CPM PCSR 的寄存器写入
AIE NPI CDO (ai_engine_data.cdo)	AIE scan clear，BISR - PM 命令 AIE PLL 配置 - 寄存器写入/PM 命令 AIE mem clear - PM 命令
FPD CDO (fpd_data.cdo)	FPD 配置 - PM 初始化节点命令（SC、BISR 和 MBIST） 寄存器写入
子系统 CDO (subsystem.cdo)	子系统 CDO
	DONE 位由 PLM 断言有效

转储PDI：
用户可以在Vitis中使用Bootgen实用工具来转储和查看PDI中的内容：

bootgen-archversal-dump.pdi

用户可以使用以下Bootgen命令从BIF创建PDI：

bootgen-archversal-image.bif-w-o.pdi

Platform Loader and Manager：
PLM负责加载分区（如上所示）和执行平台管理。所有CDO都加载到RAM中，然后执行。ELF文件直接加载到目标存储器中，然后执行。不支持就地执行。
要调试潜在的PLM故障，可在此处的表 14 中找到错误代码。
在某些情况下，用户可能需要修改Vitis生成的PDI，下面提供了两个常见用例。
调试PLM：
用户可以覆盖PDI中的PLM，如UG1283中的第 129 页所述，也可以重新生成PDI并导出硬件以将修改后的PDI添加到XSA中。
BIF文件如下所示：

new_bif:
{
image
{
{type=bootimage,file=base.pdi}
{type=bootloader,file=plm_debug.elf}
}
}

随后，重新生成PDI。请务必保留PDI文件名（与Vivado生成的文件名相同）：

bootgen-archversal-image{filename.bif}-w-o{design_1_wrapper.pdi}

如果用户随后在Vivado中导出硬件，那么，修改后的PDI将被添加到XSA中。
浏览CDO/RNPI文件：
用户可以使用XSCT中的cdoutil将二进制文件转换为可读文本文件。以RNPI为例：

cdoutil-annotate-output-filedump.txt.rnpi

从上表中可以看到，rnpi文件包含PL复位命令。
我们可以在转储后的文本文件中查看这些命令：

在《Versal 寄存器参考资料》中可以交叉引用这些命令：

将定制CDO文件添加到PDI：
用户还可以创建定制CDO文件，并将其添加到PDI中。
例如，我有一个IP，它在CIPS上受PS GPIO控制。
因此，我需要切换此PS GPIO：
首先创建一个txt文件，其中包含您希望在PDI内执行的寄存器写入操作：

version2.0
mask_write0xff0b00180x10x1
mask_write0xff0b02c40x10x1
mask_write0xff0b02c80x10x1
mask_write0xff0b004c0x10x1

随后，使用以下命令将此转换为CDO文件：

cdoutil-output-binary-be-output-filecustom.cdocustom.txt

下一步，导航到Vivado工程目录内的 .runs_0/impl_1 文件夹，打开BIF文件，并追加以下内容（在最后一个 } 内）：

image
{
name=custom_cdo
id=0x1234567
partition
{
id=0x12
type=cdo
file=custom.cdo
}
}

随后，重新生成PDI并导出至硬件，更新后的PDI将添加到XSA：

bootgen-archversal-imagedesign_1_wrapper.bif-w-odesign_1_wrapper.pdi

依次单击“File -> Export Hardware (Include Device Image)”（文件 > 导出硬件（包含器件镜像））

运行Updatemem
如果Versal设计包含 MicroBlaze（含LMB存储器），并且您要使用可执行ELF来更新LMB BRAM，那么同样可以使用以上方法。例如：
浏览至 .runs/impl_0 文件夹，并运行Updatemem。例如，这里我创建了更新后的RCDO。但您也可以保留名称不变。否则，您需要更新BIF文件：

随后，重新生成PDI并导出至硬件，更新后的PDI将被添加到XSA中：

bootgen-archversal-imagedesign_1_wrapper.bif-w-odesign_1_wrapper.pdi

依次单击“File -> Export Hardware (Include Device Image)”（文件 > 导出硬件（包含器件镜像））

总结：
本篇博文并非Versal启动文件的完整指南。
所有这些信息都能在TRM和SSDG中找到。我希望本文能够向用户简要介绍 Versal 启动文件，供用户以此作为起点，按需进一步深入调研。


后续内容
如何在 Vitis 中调试 Versal PLM
在这篇博文中，我们将探讨如何在Vitis™ 中调试Platform Loader Manager (PLM)。

审核编辑：汤梓红