第十章 MIZ702 ZYNQ制作UBOOT固化程序

10.0难度系数★☆☆☆☆☆☆

10.1是什么是固化

我们前几章将的程序都是通过JTAG先下载bit流文件，再下载elf文件，之后点击Run As来运行的程序。JTAG的方法是通过TCL脚本来初始化PS，然后用JTAG收发信息，可用于在线调试。但是这样只要一断电，程序就丢失了。还得全部重新来过。

本章介绍通过制作镜像文件，将镜像文件拷贝到SD卡，然后将拨码开关拨到SD启动，那么每次断电之后程序都会自动从SD启动，程序就别固化，而不会掉电丢失了。

10.2固化的流程

10.3固化准备

《第七章 ZYNQ GPIO使用之EMIO》中的实验其实就是一个最简单的“PS + PL”运用的体现。如果我们想固化这个程序，及为这个程序做一个镜像文件，制作改镜像需要哪些材料呢？

首先，想到的两个文件就是PL部分需要的bit文件，以及PS需要的elf文件。但是仅仅是这两个文件是远远不够的。我们还需要一段代码吧bit文件以及elf文件安置好。那么这段代码就是大名鼎鼎的FSBL.elf。

所以要制作这样一个镜像文件我们需要：FSBL.elf、bit、elf。

最后得到一个等式就是：BOOT.bin = FSBL.elf+该工程.bit+该工程.elf。该工程的bit文件和elf文件在我们的程序编译完之后都有了，关键是这个FSBL.elf这么那里找？不用担心，FSBL.elf文件xilinx找就为我们准备好了，我们可以利用SDK生成它。再次之前，我们先简单了解一下zynq的启动的过程。

10.4 zynq的从SD卡的启动的过程

和大多数arm启动过程一样，这个启动过程也分为3个阶段，这三个阶段分别称之为阶段0、阶段1和阶段2。

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，它将对zynq的NAND、NOR、SD等基本外设控制器进行初始化。把SD卡这类易失的存储器件初始化好了之后，就会把其中的程序拷贝到zynq的OCM（On-chip memory），那么这个被拷贝到片上RAM执行的程序就是我们今天要制作的文件——BOOT.bin。

阶段 1：BOOT.bin加载到OCM上就开始执行了，之前说过BOOT.bin其实就是由FSBL.elf+该工程.bit+该工程.elf构成。而阶段1要做的就是：首先配置PS部分，PS完成初始化后，会去配置PL部分，最后还可以去加载阶段 2的代码。

阶段 2：这一阶段是可选的，主要是为了完成Linux系统启动过程。我们这次是还是裸奔，所以暂时不需要。

10.5 zynq启动模式位的选择

这里有个疑问，众所周知zynq具有多种启动方式：NOR, NAND, Quad-SPI, SD Card 以及JTAG 。zynq如何判断到底从哪里启动呢？事实上，当上电后，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MiZ702按键旁的拨码开。

SD卡启动模式选择拨码开关1-2-5-6 为ON  接到GND     3-4 为OFF 上拉到VCC

QSPI FLASH启动模式选择拨码开关1-2-3-5-6为ON  接到GND   4 为OFF 上拉到VCC

MiZ702模式选择通过拨码开关来实现，当拨码开关ON状态接通到GND 否则接通到3V3.

MiZ702通过拨码开关设置MIO的电平状态

我们的开发板MiZ702默认拨码的顺序，就是默认的SD卡启动，具体参看模式位应该如何选择：

· MIO[2]/Boot_Mode[3]设置JTAG模式

· MIO[5:3]/Boot_Mode[2:0] 选择Boot模式

· MIO[6]/Boot_Mode[4] 使能内部PLL

· MIO[8:7]/Vmode[1:0] 用于配置

10.6 BOOT.bin制作过程详解

Step1：双击打开SDK并为工作空间选择一个目录，后点击OK：

Step2：新建一个应用工程

Step3：填写工程名，点击Next

Step4：现在工程类型为Zynq FSBL

Step5：按下快捷键Ctrl + B编译工程就能得到我们梦寐以求的FSBL.elf。这个文件可以到我们刚刚设置的工作空间的Debug目录下找打，我这边具体目录是：D:\MiZ702\FSBL\FBLS\Debug。

Step6：我们将FSBL.elf连同《EMIO 使用详解》工程中的elf和bit文件拷贝到一个文件夹下备用。

Step7：单击SDK的工具栏处的Xilinx Tool->Creat Zynq Boot Image

Step8：依次添加FBLS.elf，design_1_wrapper.bit，以及emio.elf，请务必按顺序添加。

Step9：点击add，添加FSBL.elf

Step10：点击add，添加system_wrapper.bit

Step11：点击add，添加EMIOTest.elf文件

Step12：三个文件添加完毕之后，点击Creat Image生成BOOT.bin

在之前设定的文件夹下找到，BOOT.bin并且将其拷到SD卡中，再把SD卡插到MiZ702，打开电源，和上次工程出现的现象重现了，这次断电之后，程序也不会消失了～～

最后提醒下放大SD卡的bin文件，一定得叫BOOT.bin,不然不识别。

10.7 从Quad-SPI启动

Step1:设置配置模式

正确设置模块开关跳线，也就是把MIO5切换到OFF(上拉为H)其他全部切换到ON(短接到GND)

Step2:给开发板通电，同时连接串口到PC（不是必须的可以不连接）

Step3:选择Xilinx Tools > Program Flash

Step4:下载过程，需要几分钟时间

Step5:下载过程，输出的情况

Step6:下载完成后断电重启，就能看到从QSPI FLASH加载了

10.8 本章小结

本章详细讲解了SD卡下UBOOT的制作过程和如果编程QSPI FLASH。这样固化后程序就不容易丢失了。

第十一章 ZYNQ DDR3 PS读写操作方案

本编文章的目的主要用简明的方法在纯PS里对DDR3进行读写。

本文所使用的开发板是Miz702
PC 开发环境版本：Vivado 2015.4 Xilinx SDK 2015.4

11.0本章难度系数★☆☆☆☆☆☆

11.1 搭建硬件工程

Step1:新建一个名为为Miz702_sys的工程

Step2:选择RTL Project 勾选Do not specify source at this time

Step3:由于Miz702兼容zedboard 因此选择zedboard开发包

Step4:单击Finish

11.2使用IP Integrator创建硬件系统

Step1:单击Create Block Design

Step2:输入system

Step3:单击下图中添加IP按钮

Step4:搜素单词z选择ZYNQ7 Processing System，然后双击

Step5:添加进来了ZYNQ CPU IP，然后单击Run Block Automation

Step6:直接单击OK

Step7:在你点击了OK后，你会发现DDR以及FICED_IO自劢的延伸出来。

Step8:连线的作用就是把PS的时钟可以接入PL部分，当然这里我们暂时用不到PL部分的资源。在Block文件中，我们迚行连线，将鼠标放在引脚处，鼠标变成铅笔后迚行拖拽，连线如下图所示：

Step9:双击ZYNQ，使能UART1点击Run Connection Automation,按照如图所示配置后单击OK

Step10: 右击 system.bd, 单击Generate Output Products

Step11:支部操作会产生执行、仿真、综合的文件

Step12:右击system.bd 选择 Create HDL Wrapper 这步的作用是产生顶层的HDL文件

Step13:选择Leave Let Vivado manager wrapper and auto-update 然后单击OK

11.3导出SOC硬件到SDK

Step1:File->Export->Export Hardware

Step2:勾选Include bitstream 直接单击OK

Step3:File->Launch SDK加载到SDK

Step4:单击OK

11.4软件工程

新建一个PL_PS_INTC空的工程，并且添加main.c

DDR3的地址建好后，在mem_demo_bsp->ps7->cortexa9_0的路径下，打开xparameters_ps.h这个头文件，这个头文件是cortexA9可以直接控制的外设地址的宏定义。在里面可以找到DDR的地址，可以看到如下代码：

/* Canonical definitions for DDR MEMORY */
#define XPAR_DDR_MEM_BASEADDR 0x00000000U
#define XPAR_DDR_MEM_HIGHADDR 0x3FFFFFFFU

等会我们要使用这个地址，对DDR3进行读写操作，读写操作函数在mem_demo_bsp->ps7->cortexa9_0的路径下，打开xil_io.h这个头文件，这个头文件是cortexA9可以直接控制的内存映射或者映射到了地址空间的IO。在里面可以看到如下代码：
//从某个地址读数据 
u8 Xil_In8(INTPTR Addr);
u16 Xil_In16(INTPTR Addr);
u32 Xil_In32(INTPTR Addr);

//向某个地址写数据。
void Xil_Out8(INTPTR Addr, u8 Value);
void Xil_Out16(INTPTR Addr, u16 Value);
void Xil_Out32(INTPTR Addr, u32 Value);
OK,有了这些就可以简单的对DDR进行续写操作了

14.3代码实现

/*

* main.c

*

*  Created on: 2016年4月4日

*      Author: Administrator

*/

#include "stdio.h"

#include "xparameters.h"

#include "xparameters_ps.h"

#include "xil_printf.h"

#include "xil_io.h"

#define DDR_BASEARDDR      XPAR_DDR_MEM_BASEADDR + 0x10000000

int main()

{

int i;

int rev;

xil_printf("Hello World\n\r");

for(i=0; i<32; i++)

{

Xil_Out32(DDR_BASEARDDR+i*4,i);

}

for(i=0; i<32; i++)

{

rev = Xil_In32(DDR_BASEARDDR+i*4);

xil_printf("the address at  %x data is : %x \n\r" ,DDR_BASEARDDR+i*4, rev);

}

return 0;

}

11.5 测试结果

串口终端的结果如下：
Hello World

the address at  10000000 data is : 0

the address at  10000004 data is : 1

the address at  10000008 data is : 2

the address at  1000000C data is : 3

the address at  10000010 data is : 4

the address at  10000014 data is : 5

the address at  10000018 data is : 6

the address at  1000001C data is : 7

the address at  10000020 data is : 8

the address at  10000024 data is : 9

the address at  10000028 data is : A

the address at  1000002C data is : B

the address at  10000030 data is : C

the address at  10000034 data is : D

the address at  10000038 data is : E

the address at  1000003C data is : F

the address at  10000040 data is : 10

the address at  10000044 data is : 11

the address at  10000048 data is : 12

the address at  1000004C data is : 13

the address at  10000050 data is : 14

the address at  10000054 data is : 15

the address at  10000058 data is : 16

the address at  1000005C data is : 17

the address at  10000060 data is : 18

the address at  10000064 data is : 19

the address at  10000068 data is : 1A

the address at  1000006C data is : 1B

the address at  10000070 data is : 1C

the address at  10000074 data is : 1D

the address at  10000078 data is : 1E

the address at  1000007C data is : 1F
....................

11.4 本章小结

通过本章的学习，在仅仅使用PS可以对DDR3读写，这样在处理一些速度不快但是量很大的数据时很方便，当然这种方式每次读写都需要CPU干预，效率是比较低的，主要看需求吧。

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