详细解读Zynq的三种启动方式(JTAG,SD,QSPI)

本文介绍zynq上三种方式启动文件的生成和注意事项，包括只用片上RAM（OCM）和使用DDR3两种情况。

JTAG方式

JTAG方式是调试中最常用的方式，在SDK中
在“Project Explorer”窗口工程上右键->Debug As->Debug Configurations可以看到以下窗口

首次打开左边窗口中Xilinx C/C++ application(GDB)下没有子项，这时双击Xilinx C/C++ application(GDB)即可新建一个调试；
这时右边窗口会自动填充如上图，若没有则手动填入；
在右边Application窗口指定要下载调试的.elf文件；
在右边STDIO Connection可以指定标准输入输出串口，即printf打印串口，若这里选择开发板上uart的com口，则调试时printf的信息打印到调试时Console窗口，同时也可从Console窗口输入数据，以此将数据通过串口发送到开发板上
以上设置完成后点击Debug即可开始调试；
若以上在“Project Explorer”窗口工程上右键->Run As->Run Configurations；配置与此类似，最后点击run即可开始运行，只是不是调试而是直接上板运行。

 

只用OCM

只用OCM指不使用DDR3的方式，与使用DDR3的方式略有不同。这里不用FSBL来加载PL部分的.bit文件和第二阶段启动程序（裸机程序），而直接用BootROM加载裸机程序到OCM，即将裸机程序当做FSBL来运行，当然还要以下处理才可以：
包含进头文件：#include “ps7_init.h”
在裸机程序main函数开始处调用：ps7_init()
从design_1_wrapper_hw_platform_1目录复制ps7_init.c和ps7_init.h文件到裸机程序所在的src目录中

注意：这里样调用ps7_init()只适用于只用OCM的情况，经测试打开DDR3后再这样调用会在ps7_init()中初始化失败，调试发现在初始化PLL时失败（原因未知）。

为何要调用ps7_init()呢？从上面图片调试可以看到初始化文件（Initialization files）ps7_init.tcl，其与ps7_init()效果相同；同时在调试配置窗口右下角也可以看到“Summary of operations to be performed”也有调试时的运行过程，也有调用ps7_init等，之后再加载要调试的elf；由于不是通过JTAG运行，所以没有运行这里ps7_init.tcl中，所以直接在裸机程序开始处调用ps7_init()。

这里没有使用FSBL，不能加载.bit文件（zynq启动过程另介绍），所以只适用于没有使用PL（包括PL逻辑或PL的IO等）的情况；由于OCM大小为256KB，而在BootROM阶段只能访问192KB，所以“只用OCM”时要求裸机程序小于192KB才行。

从SD启动

要从SD卡启动，则需要BOOT.bin文件(添加了BootROM识别的头信息文件)，生成方式如下：

在“Project Explorer”窗口工程上右键->Create Boot Image 或Xilinx Tools ->Create zynq Boot Image；可以得到以下界面

通常打开该窗口后各项已填好，否则需要
1、选择Create new BIF file
2、然后选择BIF文件目录
3、在Boot image partitions中Add裸机程序.elf文件，要将Partition type选择为bootloader
确定输出文件为BOOT.bin后点击Create Image即可生成

 

此时只要将BOOT.bin复制到SD卡，设置板子为SD卡启动，重新上电即可。

从QSPI启动

有了以上SD启动的操作，从QSPI就比较简单了，查看部分资料，烧写到QSPI需要.mcs文件，在Create Boot Image中生成BOOT.bin的同时也生成了.mcs文件，但是在我使用SDK版本中(2015.3)生成BOOT.bin文件时发现没有.mcs文件，再查资料发现可以通过bootgen命令可以生成.mcs文件；最后从Create Boot Image窗口的上面部分有说明，只要将输出文件BOOT.bin的后缀改为.mcs即可生成.mcs格式文件。有了.mcs文件就可以下载了，Xilinx Tools ->Program Flash得到以下窗口

 

选择.mcs文件点击Program即可。细心的朋友可以发现在选择.mcs文件时也可以选择.bin文件，经测试直接选择.bin文件下载到flash也可以成功启动，可能这就是新版SDK中不同时生成.mcs文件的原因吧。

然后设置板子为QSPI启动，重新上电即可。

使用DDR

使用DDR方式即可需要使用FSBL来加载裸机程序，同时当然也支持配置PL部分.bit文件。所以除了裸机程序工程外还需要建立FSBL程序工程，该工程直接用SDK自带FSBL模板即可，如下图

 

注意选择使用与裸机程序同一个BSP；点击next

 

这里选择Zynq FSBL，然后点击finish即可生成FSBL工程。

注意：若提示不能创建则通常是在BSP中没有打开对应的库（xilffs和xilrsa），如下图

 

在“Project Explorer”窗口BSP上右键->Board Support Package Setting，打开两个库即可

 

从SD启动

类似的，从SD卡启动也需要BOOT.bin文件，生成方法类似前面，只是在Create zynq Boot Image窗口需要Add:
选择FSBL作为bootloader
选择PL部分.bit文件
选择裸机程序.elf

以上顺序需要注意，如下图

 

同上，这时只要将BOOT.bin复制到SD卡，板子设置为SD卡启动，在板子重新上电即可。

从QSPI启动

类似只用OCM的情况，将.bin下载然后然后设置板子为QSPI启动，重新上电即可。

这里需要特别注意，“使用DDR”时用SD卡和QSPI启动需要在vivado中将zynq上SD模块和QSPI模块打开，不像“只用OCM”时不打开这些模块也能启动；分析查看FSBL程序可知必须要定义了XPAR_PS7_DDR_0_S_AXI_BASEADDR才能从SD或QSPI启动，所以这里也必须打开DDR模块。

注意
调试或下载出错时推荐处理步骤，直到问题解决
. 重新插拔下载器
. 板子断电后上电
. 关闭SDK重新打开（同时最好只打开一个SDK）
. 检查调试选项，是否设置好
. 检查zynq设置（如当用到DDR时，若选择DDR型号不对也是不能调试的）

若启动不正常可以尝试调试FSBL：
. 若要查看FSBL打印调试信息，则在fsbl_debug.h中定义宏FSBL_DEBUG_INFO(#define FSBL_DEBUG_INFO)，当然在调试设置中也要设置STDIO为对应UART(默认波特率为115200)或使用其它UART查看打印信息
. 调试FSBL时注意，当改变板子启动方式后需要重新上电或POR复位后才生效