使用 PCIE 更新 AMD ZYNQ™ 的 QSPI Flash 参考设计

简介

AMD 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，使上位机可以通过 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 Embedded SW 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 AMD 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。

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

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 Embedded SW，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。

来源：OpenFPGA