描述

繼續(xù)我的上一個(gè)項(xiàng)目，該項(xiàng)目涉及如何為帶有 TE0701 基板的 TE0711 SoM 編寫嵌入式 C 應(yīng)用程序，最后一步是將應(yīng)用程序編程為存在于 TE0711 的非易失性存儲(chǔ)器中。

TE0711 配備了一個(gè) 32MByte 的 Cypress S25FL256S 外部閃存芯片，供其 Artix FPGA 使用。這是板上唯一用于存儲(chǔ)應(yīng)用程序和用戶數(shù)據(jù)的非易失性存儲(chǔ)器，它將在板的電源循環(huán)之間保留。

與 FPGA/Vivado 領(lǐng)域中的幾乎所有東西一樣，通常有幾種不同的方法可以對外部閃存芯片進(jìn)行編程。通常我使用 Vitis 的閃存芯片，但使用 TE0711 的特定電路板布局和 Cypress（又名 Spansion）芯片，我發(fā)現(xiàn)在 Vivado 中生成 MCS 并使用硬件管理器對閃存進(jìn)行編程是我能得到它的唯一方法工作。

在 Vivado 中關(guān)聯(lián) ELF

首先，將來自 Vitis 的所需目標(biāo)應(yīng)用程序的 ELF 文件添加為 Vivado 中的設(shè)計(jì)源（Flow Navigator > Add Sources > Add or create design sources ）。我喜歡使用它在 Vitis 工作區(qū)中的相對路徑，因此當(dāng)我在 Vitis 中重建應(yīng)用程序時(shí)，我不必手動(dòng)將 Vivado 看到的 ELF 文件替換為在 Vitis 中編譯的新文件。

將 ELF 文件添加到 Vivado 項(xiàng)目后，需要將其與模塊設(shè)計(jì)相關(guān)聯(lián)，以便 Vivado 在生成下一個(gè)比特流時(shí)知道使用它。右鍵單擊 Sources 選項(xiàng)卡中的塊設(shè)計(jì)并選擇Associate ELF Files...選項(xiàng)。

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1 / 3 ?從目標(biāo) Vitis 應(yīng)用程序添加 ELF 文件。

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默認(rèn)情況下，Vivado 中關(guān)聯(lián)的 ELF 文件是為實(shí)際設(shè)計(jì)和仿真自動(dòng)生成的 MicroBlaze 引導(dǎo)循環(huán)。通過將設(shè)計(jì)源中的關(guān)聯(lián) ELF 從 Vitis 切換到目標(biāo)應(yīng)用程序，生成的比特流將導(dǎo)致 FPGA 在啟動(dòng)時(shí)執(zhí)行應(yīng)用程序。

生成具有關(guān)聯(lián) ELF 的新比特流

在 Vivado 綜合和實(shí)現(xiàn)中添加并關(guān)聯(lián)目標(biāo)應(yīng)用的 ELF 文件后，需要重新運(yùn)行，并且需要生成新的比特流。

旁注：每次在 Vivado 中添加和關(guān)聯(lián) ELF 文件后在 Vitis 中構(gòu)建應(yīng)用程序時(shí)，一旦運(yùn)行初始的新綜合和實(shí)現(xiàn)，就會(huì)導(dǎo)致比特流過時(shí)。

比特流生成后，選擇生成內(nèi)存配置文件的選項(xiàng)。

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一旦生成了新的比特流，就需要生成實(shí)際存在于外部存儲(chǔ)器中的 MCS 文件。這就是成功生成比特流后出現(xiàn)的對話框中的Generate Memory Configuration File選項(xiàng)。也可以隨時(shí)從 Vivado 中的“工具”菜單選項(xiàng)訪問它。

在 Vivado 中確定閃存的部件號(hào)

TE0711 通過 Cypress S25FL256S 芯片配備了 32MBytes 的外部閃存。根據(jù)部件號(hào) S25FL256S，在 Vivado 和 Vitis 中有兩個(gè)支持的選項(xiàng)：s25fl256sxxxxxx0-spi-x1_x2_x4和s25fl256sxxxxxx1-spi-x1_x2_x4 。

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根據(jù)TE0711 的 TRM，連接到 Cypress S25FL256S 芯片的所有四條 SPI 數(shù)據(jù)線都已連接，因此支持所有不同的總線寬度進(jìn)行閃存。但是，我找不到任何解釋xxxxxx0和xxxxxx1 之間區(qū)別的文檔。記錄 Vivado 編程和調(diào)試的 UG908 識(shí)別了這兩個(gè)選項(xiàng)，但仍然沒有說明區(qū)別，如下面附錄 E 的屏幕截圖所示：

UG908 附錄 E 概述了支持的內(nèi)存配置。

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在瀏覽了 Trenz 的支持論壇后，我發(fā)現(xiàn)了一篇關(guān)于 TE0710 SoM 的帖子，其中 Trenz 工程師確認(rèn)在 Vitis 中選擇的適當(dāng)閃存類型是s25fl256sxxxxxx0-spi-x1_x2_x4。

然后我花了一些時(shí)間檢查 TE0710 的原理圖并將其與 TE0711 的原理圖進(jìn)行比較。這表明 TE0710 和 TE0711 使用相同的部件號(hào)賽普拉斯 S25FL256S 芯片 (S25FL256SAGBHI20) 和相同的電路配置，并證實(shí)了我的懷疑s25fl256sxxxxxx0-spi-x1_x2_x4也是 Vivado 和 Vitis 中用于 TE0711 的部件號(hào)對閃存進(jìn)行編程。

Cypress S25FL256S 芯片電路來自 TE0711 原理圖。

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生成內(nèi)存配置文件

在選擇Generate Memory Configuration File選項(xiàng)后出現(xiàn)的對話框中，將輸出文件的格式設(shè)置為 MCS，因?yàn)?TE0711 上的 Cypress S25FL256S 芯片需要將比特流轉(zhuǎn)換為 .MCS 文件類型進(jìn)行存儲(chǔ)。在文件名框中為生成的 MCS 文件指定所需的文件名和目錄路徑。會(huì)生成。

鑒于 Vivado 支持 Cypress S25FL256S 芯片，選擇Memory Part選項(xiàng)，單擊 Memory Part空白框右側(cè)的三個(gè)點(diǎn)，然后從列表中選擇s25fl256sxxxxxx0-spi-x1_x2_x4 。

正如我之前提到的，連接到賽普拉斯 S25FL256S 芯片的所有四條 SPI 數(shù)據(jù)線都已連接，因此支持所有不同的總線寬度進(jìn)行閃存。TE0711 的約束文件將總線寬度具體指定為 4，因此需要將Interface選項(xiàng)設(shè)置為SPIx4 。

set_property BITSTREAM.CONFIG.SPI_BUSWIDTH 4 [current_design]

選擇 Cypress 芯片部分，然后指定 4 位寬 SPI 接口和比特流文件。

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最后，由于比特流現(xiàn)在包含所需應(yīng)用程序的 ELF 文件，因此它是唯一需要存在于閃存中的文件。選中Load bitstream files復(fù)選框，將Start address保留在 00000000 并指向位于/impl_1/中的 bitstream 文件。在從 Vivado 像這樣對閃存進(jìn)行編程時(shí)，使用這個(gè)特定的比特流文件非常重要，因?yàn)樗?Vivado 輸出的實(shí)際比特流，以及我們在前面步驟中所做的與它相關(guān)聯(lián)的所需 ELF 文件。

添加配置存儲(chǔ)設(shè)備

將 TE0711 + TE0701 連接到主機(jī) PC 并在 Vivado 中啟動(dòng)硬件管理器。選擇自動(dòng)連接選項(xiàng)以建立與 TE0711 的連接。

使用 Vivado 中的硬件管理器連接到 TE0711。

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右鍵單擊硬件窗口中 localhost 下的 xc7a35t_0 部分，然后選擇添加配置內(nèi)存設(shè)備...選項(xiàng)。使用過濾器導(dǎo)航到列表中的 s25fl256sxxxxxx0-spi-x1_x2_x4 部件并從中選擇。

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1 / 3 ?從列表中選擇 s25fl256sxxxxxx0-spi-x1_x2_x4 部件。

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程序配置存儲(chǔ)設(shè)備

添加閃存芯片并被硬件管理器識(shí)別后，在“硬件”窗口中右鍵單擊它并選擇“程序配置存儲(chǔ)設(shè)備...”選項(xiàng)。

對于Configuration file ，指向前面步驟中生成的 MCS，位于Write Memory Configuration File對話框窗口的 F??ilename 框中指定的目錄路徑。在該步驟中還生成了一個(gè) PROM 文件，并以相同的文件名保存在指定位置，指向該文件以獲取PRM 文件。

至少，檢查Erase 、Program和Verify選項(xiàng)，然后單擊Apply和OK以最終對 TE0711 進(jìn)行編程。

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1 / 4 ?右擊并選擇Program Configuration Memory Device... 選項(xiàng)。

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編程可能需要幾分鐘。

重啟和測試

出現(xiàn)指示閃存已成功編程的對話框后，關(guān)閉 Vivado 中的硬件管理器并重啟 TE0711 + TE0701。

重新啟動(dòng)后，使用您選擇的終端應(yīng)用程序連接到電路板（我只是在 Vitis 中使用串行終端，因?yàn)槲彝ǔＲ呀?jīng)打開了 Vitis）。

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我選擇在應(yīng)用程序的循環(huán)中添加“Hello TE0711”的打印輸出，這樣控制臺(tái)中就會(huì)立即看到一些東西，同時(shí)仍然保持 UART 上的字符回顯功能：

/*
 * Just sits in this loop of echoing characters back to the terminal until
 * ESC key is pressed.
 */
while(RecvChar != EscChar){
    ReceivedCount = XUartLite_Recv(&UartLite, RecvChar, 1);
    if (ReceivedCount != 0){
        XUartLite_Send(&UartLite, RecvChar, 1);
    } else {
        xil_printf("Hello TE0711\n\r");
        for(int i=0;i<3000000;i++){};
    }
}

就是這樣！TE0711 已編程并準(zhǔn)備就緒。如上面的屏幕截圖所示，周期性的“Hello TE0711”正在打印到控制臺(tái)，并回顯它接收到的字符。此應(yīng)用程序的 UART 中的緩沖區(qū)仍設(shè)置為默認(rèn)的較小大小，因此一次可以回顯的字符長度存在限制。