使用PCIE更新ZYNQ的QSPI Flash参考设计

作者:Jackie Gao,AMD工程师;来源:AMD Xilinx开发者社区

简介

ZYNQ-7000的S_AXI端口提供了外设访问PS内部外设控制器的接口,这其中包括4个S_AXI_HP端口以及两个S_AXI_GP端口。一般来说,可以访问的内部资源包括DDR控制器,QSPI控制器,OCM,IIC,SPI等。

本教程提供一个最小的参考设计,使上柆机可以通过PCIE端口,通过S_AXI_GP0端口访问ZYNQ内部的QSPI控制器,用来更新Flash的启动分区。

软件方面,移植了embeddedsw的相关驱动代码至xdma平台,并提供了一个简单的上位机测试程序,用来烧写启动镜像至Flash分区。

教程中所有涉及的设计及代码均在Windows和Linux(Ubuntu20.04)平台下作了验证。

系统设计

1. 系统设计框图参考如下。在设计实例化了一个XDMA IP,通过其M_AXI端口连接至ZYNQ的S_AXI_GP0,以访问PS QSPI控制器。

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

3. 如果有访问其它外设的需求,详细的地址可以参考UG585的Table 4‐1: System-Level Address Map

环境需求

硬件环境

  • ZC706开发板
  • Windows10/11或者Ubuntu20.04主机
  • 软件环境

  • Vivado Design Suite 2022.2
  • Petalinux 2022.2
  • CMake > 2.15
  • Windows + Visual Studio或者Linux + GCC
  • 代码结构

    硬件

  • hw文件夹里面里面包含vivado工程,直接用vivado 2022.2打开
  • 固件

  • 此参考设计用petalinux制作系统启动镜像,完整的petalinux工程位于fw目录下。
  • 执行petalinux-build可以编译
  • 执行petalinux-package –boot –u-boot –force –fpga XXX.bit 生成BOOT.BIN文件
  • 软件

  • qspi 的驱动软件移植自embeddedsw,主要的改动包括修改xil_io.c文件,用xdma的驱动替换默认的Xil_In32和Xil_Out32的实现。
  • 软件支持windows和Linux的主机,采用cmake环境。如果在windows下,可以选择Visual Studio作为编译工具。编译过程如下:
  • 1.cd sw
    2.mkdir build
    3.cmake .. && make

    测试结果

  • 在petalinux下生成的BOOT.BIN文件放在生成的上位机软件目录下,执行后可以看到更新flash的进度条在变化,说明FLASH被正常少烧写。
  • 完成后切换到QSPI FLASH启动模式,上电观察启动过程。
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