详解Zynq的两种启动模式

Zynq-7000AP SOC器件有效利用了片上CPU来帮忙配置，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。 ZYNQ的两种启动模式：从BootROM主动启动，从JTAG被动启动。

ZYNQ的启动配置分多级进行的。配置至少需要两步，但通常按如下三个阶段进行： 

阶段0：该阶段简称为BootROM，控制着整个芯片的初始化过程。放在BootROM中的代码是固化的，不可修改的，处理器核在上电或者热启动时自动执行这部分代码。

阶段1： 该阶段的启动加载器（FSBL）也可以由用户代码控制。

阶段2：这阶段通常可以是用户的PS端的设计代码，当然也可以是第二阶段的启动加载器（SSBL），这个阶段可以完全由用户控制，是可选的。

ZYNQ外部启动条件：

1、 电源要求：在阶段0 BootROM状态时，PS与PL的电源要求如表所示：

在阶段1 FSBL时，PS与PL都是必须上电的，因为PL将在这个阶段进行配置，而PS将负责配置的过程。

2、 时钟要求：必须满足时钟 .

3、 复位要求：主要有两个外部复位源将影响BootROM的执行。（电源复位信号，系统复位信号）

4、 启动引脚设置：需要配置好引脚才能正确启动平台。

BootROM

1、 BootROM的作用：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。BootROM中的代码还负责加载阶段1的启动镜像。 PS的启动源是由外部模式引脚的高低电平来选择的，也就是指BootROM将根据外部配置引脚的设置来从不同的外部存储中加载阶段1的启动镜像，当然也支持在线性Flash上直接运行。 需要注意的是PL的配置并不在BootROM中完成，BootROM只为配置PL做好准备。

FSBL

1、 FSBL是在BootROM之后启动的引导程序。由BootROM加载到OCM或者直接在线性Flash上运行。FSBL主要完成以下工作：

1） 根据XPS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。 注意：FSBL在跳转到SSBL或者裸跑程序前，并不使能MMU。这是因为许多操作系统，例如linux假设MMU在启动时是禁用的。 FSBL启动流程：

需要注意的是在FSBL阶段PL的配置不是必须的，可以将zynq平台当做两个ARM核使用。另外需要注意的是：PL的比特流文件、SSBL、裸跑的应用程序等都必须组织成Flash分区镜像。FSBL将会遍历分区头表来寻找比特流文件、SSBL、裸跑程序所在的位置，然后进行加载或配置。SDK提供了生成flash分区镜像的工具。

SSBL 第二阶段的启动加载（SSBL）是可选的。 SSBL的引导程序称为BootLoader。对于运行在zynq平台的linux系统而言，U-Boot就是SSBL。在zynq平台中，FSBL帮助我们加载U-Boot到ARM来运行。U-Boot拥有非常强大的功能，提供了许多用户指令、读写内存、flash、USB设备。U-Boot会帮助我们完成linux内核启动之前所必须的硬件初始化，例如串口、DDR控制器等。

Linux启动过程： 嵌入式linux从软件层面考虑可以分为以下四个部分：引导程序（BootLoader）、linux内核、文件系统、应用程序。 Zynq平台中的嵌入式linux就是U-Boot，FSBL帮助我们引导U-Boot到内存中。

U-Boot将为linux内核初始化内存和必要的外设，设置好启动参数。在zynq平台中，采用设备树来传递驱动部分的参数，所以U-Boot还将为内核拷贝设备树镜像文件到内存中。由U-Boot传递给内核的启动参数中通常包含了设备树的地址，文件系统的类型、地址等信息。而后U-Boot将把系统控制权交给linux内核。

当linux内核拥有系统的控制权后，将先进行初始化，建议起内核的运行环境。Linux内核在完成了虚拟地址到物理地址映射后，还有就是驱动设备初始化与挂载。在zynq平台中，采用设备树的方式传递设备驱动的信息，如果有为PL中的IP核编写了驱动程序，也可以使用模块化的方式，待linux启动后再进行挂载。

Linux内核将根据U-Boot传递过来的参数信息选择挂载文件系统的格式与挂载点。最后linux内核将运行init（）函数，这是内核引导的终点，也是系统所有进程的起点。 应用程序都是放在文件系统中。

　　审核编辑：汤梓红