zynq-7015啟動分析及裸機BootLoader編寫(未完待續)

使用lwip-tcp遠程對QSPI進行更新、QSPI FLASH啟動

W25Q128資料：

W25Q128JV datasheet(1/78 Pages) WINBOND | 3V 128M-bit serial flash memory with dual/quad spi (alldatasheet.com)

UG585資料：

Zynq 7000 SoC Technical Reference Manual-UG585

翻譯水平有限。

2024.05.27：

  • 最近再研究遠程升級的問題，都做完了，確實是欠考慮了，如果程序升級過程中死掉了或者因為其他原因導致重啟之后跑不了的話，程序無法回滾。。。
  • 再有就是我使用FSBL生成的引導程序，BOOT.bin文件=FSBL.elf+程序.elf+FPGA.bit。
  • 考慮到之前學過BootLoader，那么就需要把BOOT.bin拆成Bootloader和APP程序(FPGA.bit+程序.elf)。也就是說要自己寫引導程序。
  • FLASH型號：W25Q128，128Mb=16MB，分析了之前的BOOT.bin存在的地址是從0x0000_0000開始的。

分析一下zynq啟動過程：

Device Boot Flowchart

PS部分

重新上電復位：復位所有寄存器硬件采樣mode引腳；JTAG/IOP/DDR等控制器失能；根據使用標頭加密參數的BootROM確定安全Boot模式；PLL通過。

非重新上電復位：保持之前的Boot模式，使用devcfg.CTRL[SEC_EN]寄存器位供BootROM訪問；復位除了保持的寄存器之外的寄存器；安全、非安全模式。

階段0：BootROM 執行

階段1：FSBL(引導加載程序)或用戶代碼

階段2：操作系統

PL部分

PL硬件包含一個用來準備初始化的自啟動序列。后續就是進行初始化，配置，使能。

Boot Modes

BootROM Code

2024.05.28：

參考我自己寫的思路：

規劃分區：

    //Every 32KB find BOOTROM valid headerxil_printf("---------- Enter BootLoader----------\n");xil_printf("    BOOTLOADER  VERSION:		%s.%s\n",MAJOR_BOOT_VERSION,MINOR_BOOT_VERSION);xil_printf("======== flash pration table ========\n");xil_printf("| name     | offset     | size      |\n");xil_printf("-------------------------------------\n");xil_printf("| boot     | 0x00000000 | 0x00100000|\n");//32KB*32=1024KB=1MBxil_printf("| app      | 0x00100000 | 0x00600000|\n");//32KB*32*6=6MBxil_printf("| download | 0x00700000 | 0x00600000|\n");//32KB*32*6=6MBxil_printf("| setting  | 0x00D00000 | 0x00300000|\n");//32KB*32*3=3MBxil_printf("=====================================\n");

調試的時候，可以在FSBL工程/src/fsbl_debug.h添加宏定義，可以看到啟動過程中的調試信息。

#define FSBL_DEBUG_INFO

控制程序重啟：

#define PSS_RST_CTRL_REG 0xF8000200 //PSS_RST_CTRL寄存器，絕對地址，
#define SLCR_UNLOCK_ADDR 0xF8000008 //SLCR_UNLOCK寄存器，絕對地址，
#define UNLOCK_KEY 0xDF0D //使能碼
#define PSS_RST_MASK 0x01 //復位碼void PsSoftwareReset(void)
{Xil_Out32(SLCR_UNLOCK_ADDR, UNLOCK_KEY); //寫使能Xil_Out32(PSS_RST_CTRL_REG, PSS_RST_MASK); //復位
}

2024.05.29：

ZYNQ軟件復位重啟、程序跳轉的實現方法（Multiboot）_zynq multiboot-CSDN博客

控制程序跳轉：

#define XDCFG_MULTIBOOT_ADDR_OFFSET_REG 0xF800702C //MULTIBOOT寄存器，絕對地址，
#define XDCFG_UNLOCK_OFFSET_ADDR 0xF8007034 //XDCFG_UNLOCK_寄存器，絕對地址，
#define UNLOCK_XDCFG_KEY 0x757BDF0D //使能碼#define APP1_LOCATION 0x00 //APP1位置
#define APP2_LOCATION 0x08 //APP2位置，以32KB為單位，8*0x8000=0x400000void ModifyMultiBoot(void)
{Xil_Out32(XDCFG_UNLOCK_OFFSET_ADDR , UNLOCK_XDCFG_KEY ); //寫使能Xil_Out32(XDCFG_MULTIBOOT_ADDR_OFFSET_REG , APP2_LOCATION ); //更改MULTIBOOT
}

MultiBoot

zynq是按照每32KB搜索有效啟動頭。

2024.05.30：

學到了一個東西，這個地方可以調整，可以把文件燒到不同的地方。

程序框架搭完了，網絡連接不上，還沒找到原因，原來的程序就行，新建的程序不行，使用的還是同一個bsp。

后來通過一點一點注釋代碼，發現不能在while(1)里面加usleep，會導致網絡連不上。

2024.05.31：

早上測試燒錄正常，但是不能從BootLoader切換到download區。找到問題原因，修改程序：

Xil_Out32(XDCFG_MULTIBOOT_ADDR_OFFSET_REG , DOWNLOAD_LOCATION ); //更改MULTIBOOT
#define DOWNLOAD_LOCATION 0x12這個DOWNLOAD_LOCATION 以32KB為單位，0x12*0x8000=0x00100000

升級完成，成功切換了！！！

Xilinx First Stage Boot Loader Release 2018.3	May 31 2024-08:13:52
Devcfg driver initialized 
Silicon Version 3.1
Boot mode is QSPISingle Flash Information
FlashID=0xEF 0x40 0x18
WINBOND 128M Bits
QSPI is in single flash connection
QSPI is in 4-bit mode
QSPI Init Done 
Flash Base Address: 0xFC000000
Reboot status register: 0x60400000
Multiboot Register: 0x0000C000Image Start Address: 0x00000000
Partition Header Offset:0x00000C80
Partition Count: 2
Partition Number: 1
Header Dump
Image Word Len: 0x0000C004
Data Word Len: 0x0000C004
Partition Word Len:0x0000C004
Load Addr: 0x00100000
Exec Addr: 0x00100000
Partition Start: 0x000075D0
Partition Attr: 0x00000010
Partition Checksum Offset: 0x00000000
Section Count: 0x00000001
Checksum: 0xFFDD47C2
Application
PCAP:StatusReg = 0x40000A30
PCAP:device ready
PCAP:Clear done
PCAP register dump:
PCAP CTRL 0xF8007000: 0x4C00E07F
PCAP LOCK 0xF8007004: 0x0000001A
PCAP CONFIG 0xF8007008: 0x00000508
PCAP ISR 0xF800700C: 0x00030000
PCAP IMR 0xF8007010: 0xFFFFFFFF
PCAP STATUS 0xF8007014: 0x00000A30
PCAP DMA SRC ADDR 0xF8007018: 0xFC01D741
PCAP DMA DEST ADDR 0xF800701C: 0x00100001
PCAP DMA SRC LEN 0xF8007020: 0x0000C004
PCAP DMA DEST LEN 0xF8007024: 0x0000C004
PCAP ROM SHADOW CTRL 0xF8007028: 0xFFFFFFFF
PCAP MBOOT 0xF800702C: 0x0000C000
PCAP SW ID 0xF8007030: 0x00000000
PCAP UNLOCK 0xF8007034: 0x757BDF0DPCAP MCTRL 0xF8007080: 0x30800110DMA Done ! Handoff Address: 0x00100000
In FsblHookBeforeHandoff function 
SUCCESSFUL_HANDOFF
FSBL Status = 0x1
FlashID=0xef 0x40 0x18
Successfully init QSPI
Blink,Blink,Blink
link speed for phy address 1: 100Board IP:		192.168.2.250Netmask :		255.255.255.0Gateway :		192.168.2.1
Blink,Blink,Blink
Blink,Blink,Blink
txperf: Connected to iperf serverStart QSPI Update!
file size of BOOT.bin is 3827984 BytesPerforming Erase Operation...0%..10%..20%..30%..40%..50%..60%..70%..80%..90%..100%
Erase Operation Successful.INFO:Elapsed time = 11.910 sec.Performing Program Operation...0%..10%..20%..30%..40%..50%..60%..70%..80%..90%..100%
Program Operation Successful.INFO:Elapsed time = 7.478 sec.Performing Verify Operation...0%..10%..20%..30%..40%..50%..60%..70%..80%..90%..100%
Verify Operation Successful.INFO:Elapsed time = 3.132 sec.Update QXilinx First Stage Boot Loader Release 2018.3	May 31 2024-08:15:57
Devcfg driver initialized 
Silicon Version 3.1
Boot mode is QSPISingle Flash Information
FlashID=0xEF 0x40 0x18
WINBOND 128M Bits
QSPI is in single flash connection
QSPI is in 4-bit mode
QSPI Init Done 
Flash Base Address: 0xFC000000
Reboot status register: 0x60480000
Multiboot Register: 0x0000C0E0Image Start Address: 0x00700000
Partition Header Offset:0x00700C80
Partition Count: 3
Partition Number: 1
Header Dump
Image Word Len: 0x000D6468
Data Word Len: 0x000D6468
Partition Word Len:0x000D6468
Load Addr: 0x00000000
Exec Addr: 0x00000000
Partition Start: 0x000075D0
Partition Attr: 0x00000020
Partition Checksum Offset: 0x00000000
Section Count: 0x00000001
Checksum: 0xFFD75A86
Bitstream
In FsblHookBeforeBitstreamDload function 
PCAP:StatusReg = 0x40000A30
PCAP:device ready
PCAP:Clear done
Level Shifter Value = 0xA 
Devcfg Status register = 0x40000A30 
PCAP:Fabric is Initialized done
PCAP register dump:
PCAP CTRL 0xF8007000: 0x4C00E07F
PCAP LOCK 0xF8007004: 0x0000001A
PCAP CONFIG 0xF8007008: 0x00000508
PCAP ISR 0xF800700C: 0x0802000B
PCAP IMR 0xF8007010: 0xFFFFFFFF
PCAP STATUS 0xF8007014: 0x00000A30
PCAP DMA SRC ADDR 0xF8007018: 0xFC71D741
PCAP DMA DEST ADDR 0xF800701C: 0xFFFFFFFF
PCAP DMA SRC LEN 0xF8007020: 0x000D6468
PCAP DMA DEST LEN 0xF8007024: 0x000D6468
PCAP ROM SHADOW CTRL 0xF8007028: 0xFFFFFFFF
PCAP MBOOT 0xF800702C: 0x0000C0E0
PCAP SW ID 0xF8007030: 0x00000000
PCAP UNLOCK 0xF8007034: 0x757BDF0D
PCAP MCTRL 0xF8007080: 0x30800100
...................................................................................................DMA Done ! FPGA Done ! In FsblHookAfterBitstreamDload function 
Partition Number: 2
Header Dump
Image Word Len: 0x0000C004
Data Word Len: 0x0000C004
Partition Word Len:0x0000C004Load Addr: 0x00100000
Exec Addr: 0x00100000
Partition Start: 0x000DDA40
Partition Attr: 0x00000010
Partition Checksum Offset: 0x00000000
Section Count: 0x00000001
Checksum: 0xFFCFE342
Application
PCAP:StatusReg = 0x40000F30
PCAP:device ready
PCAP:Clear done
PCAP register dump:
PCAP CTRL 0xF8007000: 0x4C00E07F
PCAP LOCK 0xF8007004: 0x0000001A
PCAP CONFIG 0xF8007008: 0x00000508
PCAP ISR 0xF800700C: 0x00030004
PCAP IMR 0xF8007010: 0xFFFFFFFF
PCAP STATUS 0xF8007014: 0x00000F30
PCAP DMA SRC ADDR 0xF8007018: 0xFCA76901
PCAP DMA DEST ADDR 0xF800701C: 0x00100001
PCAP DMA SRC LEN 0xF8007020: 0x0000C004
PCAP DMA DEST LEN 0xF8007024: 0x0000C004
PCAP ROM SHADOW CTRL 0xF8007028: 0xFFFFFFFF
PCAP MBOOT 0xF800702C: 0x0000C0E0
PCAP SW ID 0xF8007030: 0x00000000
PCAP UNLOCK 0xF8007034: 0x757BDF0D
PCAP MCTRL 0xF8007080: 0x30800110DMA Done ! Handoff Address: 0x00100000
In FsblHookBeforeHandoff function 
SUCCESSFUL_HANDOFF
FSBL Status = 0x1
=====================================
------------- Enter APP -------------PROGRAM VERSION:		000.003
=====================================
FlashID=0xef 0x40 0x18
Successfully init QSPI
Blink,Blink,Blink
link speed for phy address 1: 100Board IP:		192.168.2.239Netmask :		255.255.255.0Gateway :		192.168.2.1
Blink,Blink,Blink
Blink,Blink,Blink
Blink,Blink,Blink
txperf: Connected to iperf server
start adc

然后就是要考慮在Setting區域，給boot_state、download_state、app_state、ip等信息置位。嘗試了直接寫，讀出來值不對，查了好多資料，也沒說到底怎做。

后來對比了正點原子和其他例程，開始懷疑是不是W25Q128有什么說法。

2024.06.03：

搜索了一下W25Q128說是要先擦除，再寫入。

每次你要先從FLASH讀出來，存在數組里，修改某個字節之后，先擦除，再寫到FLASH里。還有FLASH沒寫過的時候全是1，只能從1變成0，不能讓0變成1。如果想讓0變成1，就要全部刷掉然后再寫。

測試寫入IP地址，確實沒問題。

考慮到感覺沒有必要寫回滾。規劃分區APP那一分區暫時不用。

從BootLoader下載APP(download區)，到APP(download區)運行；從APP(download區)回到BootLoader下載新的APP(download區)，再到新APP(download區)運行。運行了一圈沒問題。

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