使用PCIE更新AMD ZYNQ的QSPI Flash參考設(shè)計(jì)

本文作者：AMD 工程師Gao Jackie

簡(jiǎn)介

AMD ZYNQ 7000 的 S_AXI 端口提供了外設(shè)訪問(wèn) PS 內(nèi)部外設(shè)控制器的接口，這其中包括 4 個(gè) S_AXI_HP 端口以及兩個(gè) S_AXI_GP 端口。一般來(lái)說(shuō)，可以訪問(wèn)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(gè)最小的參考設(shè)計(jì)，使上位機(jī)可以通過(guò) PCIE 端口，通過(guò) S_AXI_GP0 端口訪問(wèn) ZYNQ 內(nèi)部的 QSPI 控制器，用來(lái)更新 Flash 的啟動(dòng)分區(qū)。

軟件方面，移植了 Embedded SW的相關(guān)驅(qū)動(dòng)代碼至 xdma 平臺(tái)，并提供了一個(gè)簡(jiǎn)單的上位機(jī)測(cè)試程序，用來(lái)燒寫(xiě)啟動(dòng)鏡像至 Flash 分區(qū)。

教程中所有涉及的設(shè)計(jì)及代碼均在 Windows 和 Linux（Ubuntu20.04）平臺(tái)下作了驗(yàn)證。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖參考如下。在設(shè)計(jì)實(shí)例化了一個(gè) XDMA IP，通過(guò)其 M_AXI 端口連接至 ZYNQ 的 S_AXI_GP0，以訪問(wèn) 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(dòng)地址分配工具完成。

3. 如果有訪問(wèn)其它外設(shè)的需求，詳細(xì)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(kāi)發(fā)板

Windows10/11 或者 Ubuntu20.04 主機(jī)

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(jié)構(gòu)

硬件：

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

固件：

此參考設(shè)計(jì)用 petalinux 制作系統(tǒng)啟動(dòng)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(dòng)軟件移植自 Embedded SW，主要的改動(dòng)包括修改 xil_io.c 文件，用 xdma 的驅(qū)動(dòng)替換默認(rèn)的 Xil_In32 和 Xil_Out32 的實(shí)現(xiàn)。

軟件支持 Windows 和 Linux 的主機(jī)，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(guò)程如下:

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

測(cè)試結(jié)果

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

完成后切換到 QSPI FLASH 啟動(dòng)模式，上電觀察啟動(dòng)過(guò)程。