可扩展处理平台Zynq的启动过程.doc

可扩展处理平台Zynq的启动过程本文主要介绍zynq启动过程，主要包括BootROM和FSBL等的执行过程。硬件启动过程重新上电或POR复位后进行硬件启动过程扫描启动引脚设置，并存入只读寄存器slcr.BOOT_MODE中若使能pll，则等到pll输出时钟；若旁路pll，则直接使用ps_clk时钟更详细硬件启动过程可以参考下图BootROMBootROM在POR复位后经过硬件启动后自动运行，也可在非POR复位后直接运行（不经过硬件启动），其内容固化在内部ROM中，不能修改，主要初始化MMU和一些系统资源（以使其满足BootROM执行的要求）以及加载FSBL程序段等。BootROM在CPU 0执行，而CPU 1执行WFE指令主要过程如下：硬件启动后BootROM将初始化MMU、NAND、NOR、QSPI、SD和PCAP等基本外设判断启动设备（决定于硬件启动过程时扫描的启动模式引脚，即寄存器slcr.BOOT_MODE）并搜索boot镜像头信息，各启动模式搜索范围：Quad-SPI，头16 MB空间搜索NAND，头128MB空间搜索NOR，头32MBSD卡中只加载一次，不会搜索BootROM会根据启动模式配置MIO，还会根据读取的boot镜像头信息的寄存器初始化参数部分配置时间优化寄存器从指定启动设备中加载SFBL到OCM（加载时也会读取头部信息确定加密状态，文件长度等，若加密则还需解密后加载到OCM，BootROM头信息都不会加密），另外还支持直接在QSPI或NOR中执行（从头部信息中文件长度为0时，这时就不用加载到OCM了）跳转到SFBL中执行，BootROM关闭其它说明：如果已经为加密模式，经过非POR复位后，读取BootROM头信息检测到一个非加密的boot，系统将会被锁定如果检测到BootROM中有错误，系统也会被锁定如果为加密模式则需要等待PL上电才能继续加载，因为解密验证模块（AES and HMAC）在PL部分；而无论时加密模式还是非加密模式再配置.bit文件时都要等待PL部分准备好（通过检查寄存器devcfg.STATUSPCFG_INIT）FSBLFSBL主要初始化更多的外设(如DDR)、初始化PL部分和加载SSBL或裸机程序等。主要过程如下：初始化MIO、PLL、CLK等，ps7_init()中所做根据vivado（或XPS）中设置完成PS端初始化判断启动设备（决定于寄存器slcr.BOOT_MODE）并从中扫描并加载.bit和SSBL或裸机程序用.bit配置PL部分（FSBL通过PCAP控制器配置PL部分）加载SSBL或裸机程序到DDR中跳转到SSBL或裸机程序中执行对于FSBL程序通常使用SDK中自带模板，但是不同于BootROM不可改变，FSBL可以手动修改实现一些自定义的内容。而且可以像裸机程序一样调试排错（在fsbl_debug.h中定义宏FSBL_DEBUG_INFO(#define FSBL_DEBUG_INFO)可以查看FSBL打印的调试信息）注意:由于OCM大小为256KB，而在BootROM阶段OCM高64KB(OCM 从0x0000_0000开始192KB，从0xffff_0000开始64KB)用于存储BootROM头信息和变量，在BootROM执行完成后才可用于FSBL，所以FSBL大小要小于192KB。其它说明：当从外部器件中启动为非加密模式时，才能使用JTAG进入调试模式直接在NOR or Quad-SPI中运行的FSBL必须为非加密模式FSBL大小要小于192KB，但是直接在flash器件（NOR or Quad-SPI）中直接运行的情况没有这个限制AES一次只能解密1Byte，所以PCAP在4个时钟周期内只能发送一个32bit数据（加密配置时）SSBL通常SSBL就是裸机程序，对于linux启动来说就是u-boot之类的bootloader。对于没有使用PL部分的设计，即只把zynq当做普通ARM来使用，则完全可以不用FSBL，而通过BootROM直接加载裸机程序并运行（使用方式和注意事项请看zynq的三种启动方式(JTAG,SD,QSPI)）。