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
BootROM
BootROM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32MB
SD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.STATUS
[PCFG_INIT])
FSBL
FSBL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)”)。
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