Xilinx Zynq 7000 FSBL启动分析（一）转

1万 · 2021-10-23 20:28

众所周知，xilinx zynq 7000系列的芯片中包括两个部分，PS和PL，也就是FPGA的逻辑编程的部分跟嵌入式ARM的部分，ARM部分是双核的A9处理器。关于FPGA的部分在这里就不说了。其实说的简单点，可以吧这个芯片看成一个带有FPGA外设的ARM处理器，下面详细分析一下启动流程。

所有的芯片都是从0地址启动的，所以首先找到0地址的代码，在..xxxx.sdk\standalone_bsp_0\ps7_cortexa9_0\libsrc\standalone_v5_1\src\asm_vectors.S中的开头也就是0地址的地方有这样得一段代码：

其中71行B _boot就是一条跳转命令，跳转到_boot的地方继续运行，在boot.s文件中_boot结束的地方有

这样的代码，跳转到_start的地方，在xil-crt0.s中我们找到了_start的地方

可以看见最终跳转到了main函数，从这里开始才真正的进入到了FSBL的代码中执行。打开FSBL的main函数，顺便一提我用的版本是2015.2的SDK。

我们从main函数开始一步一步的分析：

1. Status = ps7_init();这条语句是初始化cpu，也就是对寄存器进行设置，设置的依据就是从vivado生成的硬件的信息。

2. GetSiliconVersion();得到PS的版本，我得到的是3.1的版本

3. BootModeRegister = Xil_In32(BOOT_MODE_REG);得到boot模式，在这里我使用的是qspi的启动模式。

4.所以会执行上面这段代码，进行初始化QSPI FALSH，在InitQspi()函数中由于我使用的QSPIFLASH是16M的所以LinearBootDeviceFlag就被赋值为1了。

下面一句QspiAccess函数赋值给MoveImage函数指针，找到QspiAccess函数：

这个函数的作用是从FLASH的SourceAddress地址开始复制一段长度为LengthBytes的数据到DDR内存中。所以MoveImage也就有了同样的功能。

5.FlashReadBaseAddress是在InitQspi()函数中赋值的，就是qspi falsh的起始地址为0xFC000000,在zynq7000的数据手册UG585中可以看到。

6.HandoffAddress = LoadBootImage();这条语句是整个FSBL中最关键的，这个函数主要做两个事情，一个是分析烧录到qspi中的数据的头的部分，其次是根据分析的结果把数据拷贝到DDR中。在这里还要岔开一下，说明一下烧录到QSPI的数据是怎么生成的。

zynq 7000的启动方式有很多种，其中包括从QSPI FALSH,SDcard,NOR FLASH,NAND FALSH等地方启动，我这里选用QSPI FALSH启动方式为例进行说明，首先要生成.bin文件，然后把这个文件通过SDK烧录到QSPIflash中。那么怎么生成.bin文件呢，一般来说bin文件中包含fsbl代码，FPGA部分生成的代码，在后面就是用户的应用程序了。

通过SDK中的Create Boot Image工具生成，打开Create Boot Image，

可以看见其中MY_FSBL.elf就是对应的FSBL，top.bit就是FPGA生成的流文件，HELLO_WORLD.elf跟rsc_ucosii.elf这两个文件都是应用程序，一般来说一个应用程序就可以了，这里我多添加一个是为了更好地演示。这几个文件的顺序是不能变动的。添加完成之后点击Create Image生成.bin文件，在这之后通过sdk带的Programe Flash进行烧录。

这回先分析到这里，下次对LoadBootImage()进行详细分析。

1万 · 2021-10-23 20:28

分析到了
HandoffAddress = LoadBootImage();

在分析这个函数之前，在从0地址运行之前，在复位（上电复位）之后会从bootROM这个位置开始执行代码，在bootROM中，程序会将QSPI（如果是从qspi启动的话）的前nK的数据拷贝到OCM中，然后跳转到OCM中执行。把生成的BOOT.bin文件用二进制程序打开，根据数据手册可以分析一下前面的数据含义。

BOOT.bin
在boot.bin中从地址0-0x8BF可以分成17个部分，每个部分都有一定的含义
1. 0x000 中断向量表
2. 0x020 固定值 0xaa995566
3. 0x024 固定值 0x584c4e58 ASCII: XLNX
4. 0x028 如果是0xa5c3c5a3或者0x3a5c3c5a为加密的
5. 0x02C bootrom头版本号，不用管
6. 0x030 从bootrom开始到app地址的总数（bytes）
7. 0x034 从loadimage拷到OCM的长度
8. 0x038 目的地址到哪儿拷贝FSBL
9. 0x03C 开始执行的地址
10. 0x040 同7
11. 0x044 0x01为固定值
12. 0x048 校验和（从0x020-0x047）按32-bit word 相加取反
13. 0x04C bootgen相关
14. 0x098 image头的表指针
15. 0x09C partition头的表指针
16. 0x0A0 寄存器初始化的参数
17. 0x8A0 fsbl user defined
18. 0x8C0 fsbl开始的地方
如果是从qspi加载的话，bootrom会把数据从qspi拷贝到OCM中，在OCM中运行，也就是0地址运行。

LoadBootImage
这里我们认为image也就是boot.bin是存放在QSPI中，并且是从qspi中启动的，这个函数在fsbl的main函数之中，分析一下这个函数
RebootStatusRegister = Xil_In32(REBOOT_STATUS_REG);

这个语句是读取reboot的状态，Silicon_Version不是1的时候不用管这个
/*
* read the multiboot register
*/
MultiBootReg = XDcfg_ReadReg(DcfgInstPtr->Config.BaseAddr,
XDCFG_MULTIBOOT_ADDR_OFFSET);

fsbl_printf(DEBUG_INFO,"Multiboot Register: 0x%08x\r\n",MultiBootReg);

/*
* Compute the image start address
*/
ImageStartAddress = (MultiBootReg & PCAP_MBOOT_REG_REBOOT_OFFSET_MASK)
* GOLDEN_IMAGE_OFFSET;

这段代码的作用是从multiboot寄存器中读取要执行的image的地址，其实如果就一个image的话可以不用管这个，这个算出来的imagestartaddress一定是0
Status = GetPartitionHeaderInfo(ImageStartAddress);

这一段是读取在flash中的每个部分的头文件信息，包括大小起始地址等。也就是在生成BOOT的时候加入的几个文件，比如说先加的是FSBL，然后是BIT，最后是APP，那么着了的部分的数量就是3个。
PartitionNum = 1;

这里跳过了fsbl，直接从第二个partition加载，因为fsbl的东西已经在使用了，第二部分也就是bit文件。
然后会判断是什么类型，比如是bit还是application。
Status = PartitionMove(ImageStartAddress, HeaderPtr);

这句的意思是根据不同的partition的头的信息来将flash中的数据加载到DDR中
FsblHandoffExit(FsblStartAddr);

最后通过这句话跳转到应用中运行。