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ZYNQ启动流程——ZYNQ学习笔记11

news 2025/8/23 12:01:10

ZYNQ SoC 的启动由片上的 BootROM 开始。片上 BootROM 是 ZYNQ 芯片上的一块非易失性存储器，它包含了 ZYNQ 所支持的配置器件的驱动，而且里面的代码是不可修改的。 BootROM 中的代码首先会在片外的非易失性存储器中寻找一个头文件，头文件里定义了一些启动信息，用于配置 BootROM 的运行。这些启动信息包括是程序是否就地执行（ excute in place）， FSBL 的偏移地址以及是否为安全模式等。头文件的存在确保 BootROM 能够按照配置器件被格式化后的方式操作。

BootROM 执行之后，下一个配置阶段被称为 First-Stage Boot Loader （ FSBL），它是由设计者所创建的。FSBL 可以配置 DDR 存储器和硬件设计过程中所定义的一些外设。这些器件需要在加载软件应用及配置 PL之前就初始化完毕。
总结一下 FSBL 的工作内容：
1、初始化 PS；
2、如果提供了 BIT 文件，则配置 PL；
3、加载裸机应用程序到 DDR 中，或者加载 Second-Stage Boot Loader（ SSBL）；
4、开始执行裸机应用程序，或者 SSBL。
PL 的配置是通过处理器配置访问接口（ Processor Configuration Access Port， PCAP）进行的，它允许对PL 进行部分配置或者完全配置。有关 PL 的部分配置我们会在其他章节予以介绍。一旦 PS 启动运行之后，PL 可以在任意时刻被配置， FSBL 和应用程序可以清除、配置以及使能 PL。

要重建一个 ZYNQ 的启动镜像我们需要执行以下文件：
1、 Boot ROM 头文件：控制 Boot ROM 设置，比如就地执行、加密、 FSBL 偏移量、镜像文件大小等；
2、 First-Stage Boot Loader；
3、 PL 配置文件，即 BIT 文件；
4、运行在 PS 上的软件应用程序。
ZYNQ SoC 使用多个模式引脚来决定配置器件的类型，软件的存储位置以及其他的系统设置，这些引脚共享 PS 端的 MIO 引脚。总共有 7 个模式引脚，分别为 MIO[8:2]。其中，前四个引脚定义启动模式，第五个引脚定义是否使用 PLL，第六个和第七个引脚定义上电过程中 MIO bank0 和bank1 的 bank 电压，如下图所示：

整个系统的启动过程如下图所示：

在上电复位（ Power On Reset， POR）之后，硬件会采集模式引脚的状态，禁用器件内部的模块，并根据模式引脚的设置选择是否使能 PS 的时钟锁相环。而在其他的复位条件下，比如软复位，硬件不会执行上述的动作。需要注意的是， PS 的复位按键，属于上电复位（ POR），如果按下 PS 的复位按键，硬件会重新采集模式引脚的状态。