使用PCIE更新AMD ZYNQ的QSPI Flash參考設計

本文作者：AMD 工程師Gao Jackie

簡介

AMD ZYNQ 7000 的 S_AXI 端口提供了外設訪問 PS 內(nèi)部外設控制器的接口，這其中包括 4 個 S_AXI_HP 端口以及兩個 S_AXI_GP 端口。一般來說，可以訪問的內(nèi)部資源包括 DDR 控制器，QSPI 控制器，OCM，IIC，SPI 等。

本教程提供一個最小的參考設計，使上位機可以通過 PCIE 端口，通過 S_AXI_GP0 端口訪問 ZYNQ 內(nèi)部的 QSPI 控制器，用來更新 Flash 的啟動分區(qū)。

軟件方面，移植了 Embedded SW的相關驅(qū)動代碼至 xdma 平臺，并提供了一個簡單的上位機測試程序，用來燒寫啟動鏡像至 Flash 分區(qū)。

教程中所有涉及的設計及代碼均在 Windows 和 Linux（Ubuntu20.04）平臺下作了驗證。

系統(tǒng)設計

1. 系統(tǒng)設計框圖參考如下。在設計實例化了一個 XDMA IP，通過其 M_AXI 端口連接至 ZYNQ 的 S_AXI_GP0，以訪問 PS QSPI 控制器。

2. BD 中需要分配 XDMA 的 M_AXI 地址如下，可以用 AMD Vivado 的自動地址分配工具完成。

3. 如果有訪問其它外設的需求，詳細的地址可以參考 UG585 的 Table 4‐1: System-Level Address Map。

UG585:https://docs.xilinx.com/r/en-US/ug585-zynq-7000-SoC-TRM

環(huán)境需求

硬件環(huán)境：

ZC706 開發(fā)板

Windows10/11 或者 Ubuntu20.04 主機

軟件環(huán)境：

Vivado Design Suite 2022.2

Petalinux 2022.2

CMake > 2.15

Windows + Visual Studio 或者 Linux + GCC

代碼結構

硬件：

HW 文件夾里面里面包含 Vivado 工程，直接用 Vivado 2022.2 打開。

固件：

此參考設計用 petalinux 制作系統(tǒng)啟動鏡像，完整的 petalinux 工程位于 fw 目錄下。

執(zhí)行 petalinux-build 可以編譯。

執(zhí)行 petalinux-package –boot –u-boot –force –fpga XXX.bit 生成 BOOT.BIN 文件。

軟件：

qspi的驅(qū)動軟件移植自 Embedded SW，主要的改動包括修改 xil_io.c 文件，用 xdma 的驅(qū)動替換默認的 Xil_In32 和 Xil_Out32 的實現(xiàn)。

軟件支持 Windows 和 Linux 的主機，采用 cmake 環(huán)境。如果在 Windows 下，可以選擇 Visual Studio 作為編譯工具。編譯過程如下:

1.cdsw
2.mkdir build
3.cmake .. && make

測試結果

在 petalinux 下生成的 BOOT.BIN 文件放在生成的上位機軟件目錄下，執(zhí)行后可以看到更新 FLASH 的進度條在變化，說明 FLASH 被正常少燒寫。

完成后切換到 QSPI FLASH 啟動模式，上電觀察啟動過程。