MAXREFDES43# ZedBoard 快速入门指南

一、引言

今天和大家分享的是 Maxim Integrated 的 MAXREFDES43# 与 ZedBoard 开发套件的相关内容。这个组合在电子设计领域有着广泛的应用，无论是初学者还是有经验的工程师，都能从中学到很多实用的知识和技巧。下面我将详细介绍使用 MAXREFDES43# 与 ZedBoard 开发套件所需的设备、软件下载方法以及具体的操作步骤。

文件下载：MAXREFDES43#.pdf

二、所需设备

硬件设备

1. MAXREFDES43# 开发板：这是整个系统的核心组件之一。
2. ZedBoard™ 开发套件：为系统提供了基础的开发平台。

   运行环境

   从 SD 卡运行二进制文件

3. 主机 PC：需要安装 Windows® 操作系统，并安装终端软件（如 HyperTerminal），同时具备两个 USB 端口。
4. CP2104 设备驱动：即 Silicon Labs USB - UART 驱动。
5. 4GB FAT32 格式化的 SD 卡：用于存储系统运行所需的文件。

   从 Xilinx® SDK 运行软件

6. PC：安装 Windows 操作系统，且安装 Xilinx SDK 版本 14.4，同样需要两个 USB 端口。
7. Xilinx EDK/SDK 许可证：免费的 WebPACK™ 许可证即可。

三、系统概述

MAXREFDES43# 软件可以通过两种方式下载到 ZedBoard 上：

从 SD 卡启动

这是最简单的方法。只需将包含必要的 CPU 引导加载程序、FPGA 比特流和 MAXREFDES43# 可执行文件的二进制文件存储在 SD 卡中，然后从 SD 卡启动 ZedBoard 即可。这种方式在本文的第 3 节会详细介绍。

使用 Xilinx SDK 下载

这种方式更加灵活，允许对源代码进行修改。具体步骤将在本文的第 4 节详细说明。

四、从 SD 卡启动步骤

1. 下载文件

从 MAXREFDES43# 页面下载最新的 BOOT.BIN 文件。

2. 准备 SD 卡

获取一个 4GB 的 FAT32 格式化的 SD 卡，例如 ZedBoard 附带的 SD 卡。

3. 复制文件

将 BOOT.BIN 文件复制到 SD 卡中。在 Windows PC 上操作时，可能需要使用 USB - SD 适配器和 micro - SD 到 SD 适配器。

4. 清理 SD 卡

确保 micro - SD 卡上只有 BOOT.BIN 文件。如果使用的是 Avnet 提供的 SD 卡，它预装了 Linux 测试映像，需要将其移除。

5. 插入 SD 卡

将 SD 卡从主机 PC 中取出，确保 ZedBoard 已关闭电源，然后将 SD 卡插入 ZedBoard。

6. 配置跳线

将 ZedBoard 的启动源跳线配置为从 SD 卡启动。

7. 连接开发板

将 MAXREFDES43# 参考板插入 JA1 连接器，注意方向，使 MAXREFDES43# 板的元件面与 ZedBoard 的元件面相对，并且 MAXREFDES43# 必须插入 Pmod 连接器的顶行。

8. 连接电源和接口

通过 UART 连接器 J14 和编程连接器 J17 连接到 PC（也可以连接 JTAG 连接器）。将 12V 电源连接到桶形插孔 J20，将 SW8 拨到 On 位置，为 ZedBoard 开发套件供电。如果 BOOT.BIN 文件成功加载，红色 LED（LD0 - LD7）应该开始闪烁，表明 MAXREFDES43 软件正在运行。

9. 打开终端程序

在 PC 上打开 HyperTerminal 或类似的终端程序，选择串行连接，找到合适的 COM 端口（通常是较高编号的端口），并将连接配置为 115200，n，8，1，none（流控制）。

10. 显示菜单

按下数字“0”键显示 MAXREFDES43# 演示菜单。

11. 返回主菜单

按下数字“9”键返回 MAXREFDES43# 主菜单。

五、从 Xilinx SDK 下载演示步骤

1. 连接开发板

将 MAXREFDES43# 板连接到 ZedBoard 开发套件的 JA1 端口，确保连接器对齐，MAXREFDES43# 的 6 针 Pmod 连接器连接到 ZedBoard Pmod 连接器的顶行。

2. 下载文件

从 MAXREFDES43# 页面下载最新的 RD43V02_70.ZIP 文件。

3. 解压文件

将 RD43V02_70.ZIP 文件解压到 PC 上的一个目录中。需要注意的是，解压路径的总长度不能超过 250 个字符，且路径中不能包含空格。

4. 打开 Xilinx SDK

从 Windows 开始菜单中打开 Xilinx Software Development Kit（SDK），该设计需要 Xilinx EDK/SDK 版本 14.4。

5. 下载比特流

下载比特流（top_mem.bit）文件到开发板。这个比特流包含了带有主密钥的 FPGA 硬件设计和软件引导加载程序。

6. 打开终端程序

打开一个终端程序，用于与 FPGA 板进行通信。

7. 下载并运行可执行文件

使用 Xilinx SDK 下载并在 ARM® Cortex® - A9 上运行可执行文件（.ELF）。

六、包含文件说明

硬件设计的顶层是一个适用于 Xilinx ISE 版本 14.4 的 Xilinx ISE® Project Navigator 项目（.XISE）。C 代码设计实例化了 Zynq® ARM 核心、运行 Zynq ARM 核心所需的支持硬件以及与 Pmod 端口接口的外设。这作为一个 Xilinx 软件开发套件（SDK）项目提供，其中包括一个演示软件应用程序，用于评估 MAXREFDES43# 子系统参考设计。较低级别的 C 代码驱动程序例程可以移植到用户自己的软件项目中。

七、详细操作流程

1. 硬件连接

将 MAXREFDES43# 板连接到 ZedBoard 开发套件的 JA1 端口，其他 Pmod 端口（JB1，JC1，JD1）可以稍后启用。确保 J3 的 2 号和 3 号引脚以及 J4 的 2 号和 3 号引脚之间连接跳线。通过 UART 连接器 J14 和编程连接器 J17（也可以连接 JTAG 连接器）将 ZedBoard 连接到 PC，将 12V 电源连接到桶形插孔 J20，将 SW8 拨到 On 位置为 ZedBoard 开发套件供电。MAXREFDES43# 板完全由 ZedBoard 开发套件供电，无需外部电源。

2. 下载文件

从 www.maximintegrated.com/MAXREFDES43 下载最新的 RD43V02_70.ZIP 文件，所有可下载的文件都在 DESIGN RESOURCES 选项卡下。

3. 解压文件

将 RD43V02_70.ZIP 文件解压到 PC 上的一个目录中，注意路径长度和空格问题。

4. 打开 SDK

从 Windows 开始菜单中打开 Xilinx Software Development Kit（SDK），按照提示选择工作区目录。

5. 检查项目组件

检查 SDK 项目资源管理器中是否包含四个组件，如果缺少则通过导入现有项目的方式添加。

6. 下载比特流

点击 Program FPGA 图标，选择 zynq1_hw_platform，选择 bitstream 文件（top_mem.bit）和 BMM 文件（edkBmmFile.bmm），然后点击 Program 开始下载。

7. 设置终端程序

在加载 FPGA 上的可执行固件文件之前，需要在 PC 上运行终端程序。确保 PC 安装了适当的 Windows 驱动程序，选择合适的终端程序（如 Tera Term 或 HyperTerminal），并将通信设置为 921,600 波特率、8 位数据位、无校验位、1 位停止位和无流控制。

8. 下载并运行可执行文件

在 maximPMOD 项目上右键点击，选择 Run As -> Run Configurations…，选择 maximPMOD.elf 文件和 ps7_init.tcl 文件，然后点击 Run 运行程序。

八、附录内容

附录 A：项目结构和关键文件名

文档中对项目结构和关键文件名进行了说明，方便开发者了解项目的组织和文件的用途。

附录 B：重要代码片段

提供的“C”代码在安全性方面存在一些不足，如未将认证代码放置在 TrustZone 或可引导区域以防止黑客干预。更多详细信息可参考 Xilinx 的 UG1019 文档。

附录 C：预安装主密钥到比特流

介绍了如何将新的主密钥合并到设计比特流中。通过使用 Xilinx 命令行工具 data2mem 将 test.mem 文件与 top.bit 文件合并，生成新的比特流 top_mem.bit。在下载设计的新比特流时，要使用新的 top_mem.bit 文件。

九、总结

通过本文的介绍，相信大家对 MAXREFDES43# 与 ZedBoard 开发套件的使用有了更深入的了解。无论是从 SD 卡启动还是使用 Xilinx SDK 下载，都有详细的步骤和说明。在实际操作过程中，大家可能会遇到各种问题，欢迎在评论区交流讨论。希望本文能对大家的电子设计工作有所帮助。