本文主要向大家介绍了Flash基础入门之Zynq系列FPGA如何固化bit文件到QSPI_Flash，通过具体的内容向大家展现，希望对大家学习Flash基础入门有所帮助。

最近由于项目需要，要将bit文件固化到zedboard的flash中，使程序上电自启，断电不丢失。
我们知道，一般板级调试的时候都是直接下载bit流到FPGA就行，固化到Flash的话，也是先生成.mcs文件，然后下载到Flash即可。
但是在经过反复尝试之后，发现对zynq系列好像行不通。
why？这得从zynq的启动流程说起。
一、ZYNQ的启动流程
ZYNQ7000 SOC 芯片可以从 FLASH 启动，也可以从 SD 卡里启动， 本节介绍程序 FLASH 启动的方法。Zynq7000 SOC 芯片上电后，最先运行的是ARM端系统(PS)。然后再通过ARM系统软件部分加载FPGA的比特流文件.bit至FPGA(PL)，配置FPGA PL端的逻辑功能。ZYNQ 系统的启劢流程如下：
　ZYNQ启动分为两个阶段

第一阶段是 BOOT ROM（ZYNQ厂家固化代码）
第二阶段是 FSBL (First Stage Bootloader)SDK工具来制作。

经过以上两个阶段，PL端配置程序及应用程序才开始运行。
1.1 第一阶段 (BOOT ROM)

上电后，Zynq7000 SOC 会首先执行片内 Boot ROM 代码，Boot ROM 代码读取 Boot mode 寄存器来判断是哪一种启动方式(SD card/QSPI Flash/JTAG)。
确定好哪种启劢方式后，Boot ROM 从相应的启动设备(SD Card/QSPI Flash)加载 First Stage Bootloader (FSBL) 到On Chip Memory(OCM) RAM，并且将执行权交付给 FSBL。

1.2 第二阶段 FSBL (First Stage Bootloader)
使用SDK 工具一步步生成 FSBL 代码和可执行文件，结合代码可知 FSBL 主要做了如下工作：
 

初始化 CPU，初始化串口；
Processor System (PS) 一些控制器的初始化，如 MIO, PLL, CLK and DDR；
禁止 L1 Data Cache；
注册 ARM 中断向量；
通过 Boot mode 寄存器，判断是哪种启动方式。

1.2.1 QSPI Flash 启动方式：

初始化 QSPI Flash 控刢器；
从 Flash 拷贝 system.bit 到 FPGA (如果 Flash 中存有 system.bit)；
从 QSPI Flash 拷贝应用程序的代码到DDR3；
调转到应用程序执行；

1.2.2 SD Card 启动方式：

初始化 SD 控刢器；
从 SD Card 拷贝 system.bit 到 FPGA (如果 BOOT.BIN 中存有 system.bit)；
从 SD card 拷贝应用程序的代码到 DDR3；
跳转到应用程序执行；

1.2.3 JTAG 启动方式，直接退出。
 
因此，对于Zynq系列的FPGA芯片来说，固化到Flash中的bit文件需要一个引导程序（也就是FSBL），才能被用来配置PL。实际上，FSBL会作为BootLoader和bit文件一起合成一个.bin或者.mcs文件，然后下载到Flash中，过程如下：

 
二、生成BOOT.bin或者BOOT.mcs
　2.1 VIVADO操作
　　你应该已经有了一个完整的工程，接下来你需要添加并配置PS端，生成新的bit文件：
 　　　　（1）建立一个新的块设计（Create Block Design）
　　　　
　　　　（2）添加ZYNQ7 Processing System
　　　　
　　　　（3）双击所添加的zynq7，配置peripheral I/O，我们只保留Quad SPI Flash
　　　　
　　　　（4）在 Diagram 界面里点击"Run Block Automation"完成对 ZYNQ7 Processing System IP核的配置，生成外部 ZYNQ 系统的外部链接 IO 管脚。
　　　　
　　　　（5）在 Source 窗口中选中 design_1.bd,右键并先后选择Generate Output Projects 和 Create HDL Wrapper 选项，生成顶层文件design_1_wrapper。
　　　　（6）在顶层文件中例化我们原来的工程；（特别注意：要将原来工程的外部引脚也例化为现在顶层工程的I/O，并配置好约束）。
　　　　（7）重新生成bit流。
　　　　（8）Export to Hardware（包含bitstram 文件），Launch SDK，暂时告别VIVADO，进入SDK进行操作。
　2.1 SDK操作
 　　　　（1）进入SDK 开发环境后，点击菜单 File -> New -> Application Project。
　　　　
　　　　（2）点击next，选择Zynq FSBL
　　　　
　　　　（3）接下去我们要把 FSBL 可执行文件，FPGA PL的bit比特流文件和PS应用程序结合成一个 Bin 文件或Mcs文件。
　　　　选择菜单 Xilinx Tools->Create Boot Image：
　　　　
　　　　选择output.bif的存放地址，选择生成bin文件还是mcs文件，然后依次添加zynq_fsbl.elf（BootLoader）、bit文件、应用程序elf文件（这个如果没有可以省略），最终生成用于固化的bin或者mcs文件。
　　　　
　　　　（4）将生成的bin或者mcs文件下载到Flash（经过验证，这两种类型的文件都可以）
　　　　开发板上电，选择菜单 Xilinx Tools->Program Flash：
　　　　
　　　　加载文件：
　　　　
　　　　（5）点击Program，出现如下信息，则成功。然后断电，切换板子的启动方式，然后重新上电就会发现板子自动配置完成的灯亮了，搞定！
 　　　　
　
　　注意：若出现以下信息，排除掉Jtag线缆的问题之后，可能的原因是之前同时连接过多个开发板，导致识别出来的芯片型号有不止一个，然后它就检测到JTAG断开（我就是这个问题）。
　　　　
 　　解决方法很简单：关掉SDK，重新打开，重新Program Flash即可。

以上就介绍了Flash的相关知识，希望对Flash有兴趣的朋友有所帮助。了解更多内容，请关注职坐标常用软件Flash频道！