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ZYNQ 纯PL端逻辑资源程序固化流程

news 来源：原创 2025/7/10 10:34:00

ZYNQ 纯PL端逻辑资源程序固化

ZYNQ的程序固化流程比传统的FPGA固化流程复杂很多，Vivado生成的bit文件无法直接固化在ZYNQ芯片中。因为ZYNQ 非易失性存储器的引脚（如 SD 卡、QSPI Flash）是 ZYNQ PS 部分的专用引脚。这些非易失性存储器由 PS 的 ARM 处理器进行驱动，因此需要将 bit 流文件和 elf 文件（软件程序的下载文件）合成一个 BOOT.BIN，才能进行固化。

本文以按键控制LED亮灭的程序为例，将代码固化至开发板上的QSPI FLASH中。

  • 硬件平台：正点原子领航者 ATK-DF7020P
  • 软件平台：Vivado 2020.2

  1. 正常的开发流程将可综合的RTL代码编写完成，确定代码功能正确。本例中只有一个模块。
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  2. 点击侧边栏PROJECT MANAGER-IP INTEGRATER-Create Block Design选项
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  3. 在弹出的窗口中输入合适的名称，如system，随后点击OK
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  4. 点击Diagram窗口中的＋按钮
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  5. 在弹出的窗口中找到ZYNQ7 Processing System，回车选择
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  6. 双击出现的ZYNQ处理器模块
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  7. 由于纯PL端的开发不涉及与ZYNQ处理器的通信，不需要使用到AXI总线，因此需要将总线接口关闭。
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  8. 因为打开IP核界面，按下图所示配置SPI FLASH外设。因为程序是固化在FLASH中的，因此，必须要对其进行配置。
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  9. 然后配置DDR3。根据板载的DDR芯片选择相应的型号，本例选择的是MT41K256M16 RE-125
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  10. 点击OK结束配置

  11. 点击Source，右键需要固化的模块，选择Add Module to Block Design，或者直接左键按住模块名称，拖入中间图形化界面中。
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  12. 点击Run Connection Automation进行自动连线
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  13. 在弹出的界面中，勾选需要自动连线的模块，确认时钟源为ZYNQ FCLK端口提供的50MHZ时钟
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  14. 完成后的界面如下
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  15. 选择需要引出的端口，右键端口选择Make External选项
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  16. 全部完成后，点击Run Block Automation
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  17. 弹出的窗口直接点击OK
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  18. 点击红框中的按钮进行验证，如果出现绿色框中的弹窗，说明验证正确。如果出现错误请检查连线。
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  19. 右键Sources中的Design Block文件，选择Generate Output Products选项
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  20. 直接点击generate
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  21. 完成后，右键Sources中的Design Block文件，选择Create HDL Wrapper选项
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  22. 保持默认，点击OK
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  23. 出现顶层文件后，按常规操作进行引脚分配
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  24. 分配完成后，关闭Elaborated Design界面，按常规流程生成bit文件。随后点击File-Export-Export Hardware选项
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  25. 选择Include bitstream选项
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  26. 选择合适的导出位置和导出的文件名，默认也可。点击Finish结束
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  27. 之后打开Vitis。选择合适的文件夹，新建应用程序
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  28. 点击Create a new platform from hardware，找到刚才导出的文件
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  29. 为工程命名，本例为FSBL
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  30. 保持默认
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  31. 选择Zynq FSBL模板
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  32. 直接右键应用工程名，点击Bulid Project
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  33. 左键单击系统工程名后，点击Xilinx-Create Boot Image。
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  34. 会弹出以下窗口，检查无误后，点击Create Image。如果没有自动填充文件，则说明没有点击系统工程名。如果显示找不到elf文件，说明没有编译，需要先Bulid Project。
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  35. 生成成功后，点击Xilinx-Program Flash
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  36. 将JTAG和电路板相连，确保ZYNQ芯片启动模式处于JTAG模式。电路板上电后，点击Program。蓝色框中的选项，可选可不选。
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  37. 写入完成后，电路板断电，断开JTAG，将ZYNQ启动模式调整为QSPI模式后，重新上电就能看到固化成功后的效果。

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