zynq嵌入式开发（2）—基本开发测试实例

我们先试试基本开发，现在先测试一下模块sd卡记录。先把模块基本加电测试，然后完成简单的ps端vivado项目，需要配置ddr，uart，sd卡，qspi flash。编译项目，导出硬件。

首先，需要测试helloword串口能够输入输出。

然后，开始测试sd卡，按照以下程序替代helloword.c

'''#include "xil_printf.h"

#include "xdevcfg.h"

#include "xparameters.h"

#include "platform.h"

#include "ff.h"

int SD_Init(void);

int Sd_Test_Write(void);

int Sd_Test_Read(void);

int main()

{

init_platform();

print("Hello World\n\r");

print("zynq_sd_card_fatfs-test \r\n");

SD_Init();

Sd_Test_Write();

Sd_Test_Read();

while(1)

{

;

}

cleanup_platform();

return 0;

}

static FATFS fatfs;

#define _MAX_SS 100

int SD_Init(void)

{

FRESULT rc;

BYTE work $_MAX_SS$ ; // 格式化所需的工作区，大小至少为一个扇区

// 1. 尝试挂载现有文件系统

rc = f_mount(&fatfs, "1:", 0);

// 2. 如果挂载失败（例如卡未格式化），则尝试格式化

if (rc == FR_NO_FILESYSTEM) {

xil_printf("No filesystem found. Formatting...\r\n");

// 参数说明:

// "": 路径，表示默认驱动器（0）

// FM_FAT: 格式化为FAT文件系统

// 0: 使用默认的分配单元（簇）大小

// work, sizeof(work): 提供的工作缓冲区及其大小

rc = f_mkfs("1:", FM_FAT, 0, work, sizeof(work));

if (rc) {

xil_printf("ERROR: Formatting failed with error %d\r\n", rc);

return XST_FAILURE;

}

xil_printf("Formatting successful. Remounting...\r\n");

// 3. 格式化后，重新尝试挂载

rc = f_mount(&fatfs, "1:", 0);

}

// 4. 检查最终挂载结果

if (rc) {

xil_printf("ERROR: f_mount returned %d\r\n", rc);

return XST_FAILURE;

}

xil_printf("SD Card filesystem mounted successfully.\r\n");

return XST_SUCCESS;

}

int Sd_Test_Write()

{

FIL fil;

FRESULT rc;

UINT br;

const char src_str1\[\] = "bsp test sd card write and read line1 string. if you see this message,sd_card fatfs test ok!\r\n";

rc = f_open(&fil,"1:/test.txt",FA_WRITE|FA_CREATE_NEW);

if(rc)

{

xil_printf("ERROR : f_open returned %d\r\n",rc);

return XST_FAILURE;

}

rc = f_write(&fil,src_str1,sizeof(src_str1),&br);rc = f_sync(&fil);

rc = f_close(&fil);

}

int Sd_Test_Read()

{

FIL fil;

FRESULT rc;

UINT br;

const char src_str $4096$ ={0};

rc = f_open(&fil,"1:/test.txt",FA_READ);

if(rc)

{

xil_printf("ERROR : f_open returned %d\r\n",rc);

return XST_FAILURE;

}

rc = f_lseek(&fil, 0);

rc = f_read(&fil,src_str,4096,&br);

xil_printf(src_str);

rc = f_close(&fil);

}'''

编译软件，加载运行。编译的时候会出现头文件问题，库问题。需要在设置里面增加链接相应库，增加库查找目录，才能编译通过。

运行程序，按照预期执行，就是测试通过，否则回到vivado查找问题，或者看硬件。

2，形成加载的boot.bin

使用vitis软件，把flsb.elf,bit硬件流,

刚刚编译的elf文件放在一起。

生成以下bif文件:

'''

the_ROM_image:

{

// 第一部分: FSBL - 必须位于 0x0

$bootloader$ fsbl.elf

// 第二部分: 硬件比特流文件

// 大小: 4,045,676 字节， FSBL 之后，对齐到 0x70000

$offset = 0x70000$ design_1_wrapper.bit

// 第三部分: 应用程序

// 大小: 432,408 字节，比特流之后，对齐到 0xAF0000

$offset = 0xAF0000$ testfile.elf

}'''

要注意按照文件字节大小，修改offset。

我将为您详细讲解从生成BOOT.BIN到烧写QSPI Flash的全过程，包括必要的配置和注意事项。

3. 生成BOOT.BIN文件

1.1 准备BIF文件

见上面

1.2 使用bootgen生成BOOT.BIN

复制代码

# 基本命令
bootgen -image boot.bif -arch zynq -o BOOT.BIN -w

# 详细参数说明：
# -image: 指定BIF文件
# -arch: 指定架构（zynq, zynqmp, microblaze等）
# -o: 输出文件名
# -w: 覆盖已存在的输出文件
# -log: 生成日志文件（可选）

# 示例：生成带日志的BOOT.BIN
bootgen -image boot.bif -arch zynq -o BOOT.BIN -w -log bootgen.log

4. 烧写前准备工作

4.1 硬件连接检查

JTAG连接：确保JTAG下载器正确连接
电源检查：确保开发板供电正常
启动模式配置：将开发板设置为JTAG启动模式
- Zynq-7000: MIO $5:0$ = 6'b001010
- Zynq UltraScale+: MODE $3:0$ = 4'b0101

4.2 Vivado硬件管理器设置

复制代码

# 在Vivado TCL控制台中操作
# 1. 打开硬件管理器
open_hw_manager

# 2. 连接到目标
connect_hw_server
open_hw_target

# 3. 检查设备是否识别
current_hw_device [get_hw_devices xc7z*]

# 4. 刷新设备
refresh_hw_device [lindex [get_hw_devices] 0]

5. 烧写QSPI Flash的完整流程

5.1 使用XSCT命令烧写（推荐）

复制代码

# 创建烧写脚本 flash_program.tcl
# 1. 连接目标
connect
# 2. 选择目标处理器
targets -set -filter {name =~ "ARM*#0"}
# 3. 停止当前运行的程序
stop
# 4. 初始化DDR（如果需要）
# 5. 烧写BOOT.BIN到QSPI Flash

# 方法A：使用通用Flash编程
dow BOOT.BIN
# 或者使用方法B：指定Flash类型和地址
flash write_bank 0 BOOT.BIN 0

5.2 完整的烧写脚本示例

复制代码

# flash_program.tcl
#!/bin/tclsh

# 设置变量
set BOOT_BIN "BOOT.BIN"
set FLASH_OFFSET 0x0
set FLASH_TYPE "qspi-x4-single"

# 连接硬件
connect
after 1000

# 选择目标
targets -set -filter {name =~ "Cortex-A9*#0"}
after 500

# 复位并停止
rst
after 1000
stop

# 初始化PS（如果需要在烧写前运行FSBL）
# source ps_init.tcl

# 配置Flash参数
flash config -freq 100000000

# 执行烧写
puts "正在擦除Flash..."
flash erase_sector 0 0 127
puts "擦除完成"

puts "正在烧写BOOT.BIN..."
flash write $BOOT_BIN $FLASH_OFFSET $FLASH_TYPE
puts "烧写完成"

# 验证烧写
puts "正在验证..."
flash verify $BOOT_BIN $FLASH_OFFSET $FLASH_TYPE
puts "验证成功！"

# 断开连接
disconnect
puts "Flash烧写完成，请将启动模式切换为QSPI启动"

5.3 执行烧写

复制代码

# 运行XSCT执行TCL脚本
xsct flash_program.tcl

# 或者交互式执行
xsct
# 然后逐行输入TCL命令

6. 使用Vivado GUI烧写（备选）

6.1 GUI操作步骤

打开Vivado → Open Hardware Manager
连接目标设备
右键点击FPGA设备 → Add Configuration Memory Device
选择正确的Flash型号（如n25q128-3.3v-spi-x1_x2_x4）
指定BOOT.BIN文件路径
点击Program

7. 验证和启动测试

7.1 验证烧写结果

复制代码

# 在XSCT中读取Flash内容验证
# 读取前256字节
mrd 0xFC000000 64
# 或者
flash read_bank 0 0x100000 256

7.2 切换启动模式

硬件配置：
- Zynq-7000: 将MIO $5:0$ 设为6'b001001（主QSPI）
- Zynq UltraScale+: 将MODE $3:0$ 设为4'b0010（QSPI 32位）
重新上电 或系统复位

8. 注意事项和故障排除

8.1 重要注意事项

启动顺序必须正确：FSBL → Bitstream → Application
Bit文件大小：确保bit文件是完整配置文件，不是局部bit文件
Flash型号匹配：确认实际Flash型号与烧写时选择的型号一致
电压匹配：Flash电压（3.3V/1.8V）需与硬件设计一致
时钟频率：初次烧写建议使用较低频率（如50MHz）

8.2 常见问题解决

复制代码

# 1. 如果连接失败
# 检查JTAG连接，尝试：
connect_hw_server -url TCP:localhost:3121
# 或重启hw_server
# Linux: hw_server &
# Windows: 从Vivado启动Program and Debug

# 2. 如果Flash识别失败
# 检查电源和接线
# 尝试更低频率
flash config -freq 25000000

# 3. 如果烧写验证失败
# 检查电源稳定性
# 尝试分段烧写
flash write_bank 0 fsbl.elf 0
flash write_bank 0 system.bit 0x80000
flash write_bank 0 application.elf 0x100000

6.3 调试命令

复制代码

# 查看目标状态
targets
# 查看处理器状态
reg
# 查看内存
mrd 0xF8000258 1  # 读取启动模式寄存器
# 检查Flash ID
flash probe 0

9. 自动化脚本示例

复制代码

#!/bin/bash
# generate_and_program.sh

# 生成BOOT.BIN
echo "生成BOOT.BIN..."
bootgen -image boot.bif -arch zynq -o BOOT.BIN -w

# 检查文件是否存在
if [ ! -f "BOOT.BIN" ]; then
    echo "错误：BOOT.BIN生成失败！"
    exit 1
fi

# 烧写到Flash
echo "开始烧写QSPI Flash..."
xsct << EOF
connect
targets -set -filter {name =~ "ARM*#0"}
stop
flash write_bank 0 BOOT.BIN 0
verify_bank 0 BOOT.BIN 0
disconnect
EOF

if [ $? -eq 0 ]; then
    echo "烧写成功！"
    echo "请将启动模式切换为QSPI模式并重新上电"
else
    echo "烧写失败！"
fi

总结

确保启动镜像顺序正确
烧写前确认硬件连接和启动模式
首次烧写建议使用较低频率
烧写后必须验证
切换启动模式后重新上电

按照这个流程，您应该能成功将BOOT.BIN烧写到QSPI Flash并启动系统。完成了，sd卡测试。