（高级篇）S05-CH04-应用程序使用 MIG 怎样从 bootloader 引导

软件版本:VIVADO2017.4

操作系统:WIN10

硬件平台: ARTIX-7 系列开发板

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4.1 概述

       上一章我们介绍了Macroblaze与FPGA交互EMIF通信，这一章我们将学习应用程序通过MIG从 bootloader 引导的方法。

4.2 硬件工程搭建

Step1:创建一个 vivado 工程，给工程取个名字，这里将工程名字命名为project_A7_boot，选择对应芯片(如果还不熟悉如何创建工程步骤，请参考前两季课程)。

Step2:点击Create Block Design,创建一个BD文件，并命名为design_boot。

Step3：单击IP Catalog,选取Memory Interface Generator(MIG 7 series)IP添加到Block design中,并进行相应的配置。(如果还不熟悉如何配置，请参考第一节课程前两季课)

Step4：添加 IP clocking Wizard，设置时钟输入和输出。

Step5：添加软核 Microblaze，点击 Run Block Automation，其中 Local Memory 是Microblaze  的内存，使用资源是 BlockRAM，可以自己选择大小，使能中断和AXI 接口。

Step6：添加软核 Microblaze，点击 Run Block Automation，使用bootloader功能时，需要使能Microblaze的cache功能。

Microblaze 配置要求如下

如图点击Run connectionAutomation进行连接

Step7：需要在工程中添加 QSPI 模块，并且对QSP I模块进行配置。

需要注意的地方有两点:

1. ext_spi_clk:在 QSPI 模式下这个时钟的两分频就是给 SPI Flash 的访问时钟,因此这个时钟要根据 QSPI Flash 的参数设置到合理值;
2. STARTUPE2 原语:如果外部的 Flash 挂在 FPGA 的专用配置管脚上就要使能该原语，使用普通 IO 则不能使能。

Step8：在 XDC 文件进行约束，生成所需要的 bit 文件

在 XDC 文件生成需要的配置文件，通常都是 SPI 和 BPI 配置，可以使用语句如下：

1.SPI flash约束

这里spi flash约束是针对博兰锐思主板M7 的N25Q128A13BSF40E SPI flash进行的约束 。

2.BPI flash

这里bpi flash 是针对VC707 的 PC28F00AG18FE BPI flash进行的约束 。

4.3 软件设计

Step1:单击File-New-Application Project开始创建一个SDK工程。

Step2:在新弹出来的窗口中，输入工程名字helloworld (注意不能有非法字符)。

Step3:单击Next,然后在左侧选择helloworld工程，最后选择Finish。

Step4：确认应用程序空间在 MIG 空间内。

Step5：创建 Microblaze Bootloader。

Step6：修改 xilisf 库。

修改如下：serial_flash_family=5 选择 Spansion 系列 QSPI Flash， serial_flash_interface=1 选择 AXI 接口，如图所示。

Step7：修改程序空间的偏移地址

      修改存储应用程序的 Flash 偏移量，如图所示。当前示例选用的 FPGA bit 文件约为 3.5MB，因此偏移量选择0x500000，需要根据实际 FPGA 容量进行调整。可以选大一点。

Step8：确认 spi bootloader 链接脚本均在内部 RAM 空间

注意：bootloader 是优先加载在 bram 里面然后再引导应用程序

Step9：写 FLASH 文件

       开发板通电，下载 bit 文件，第一步需要将 fpga bit 和 spi bootloader 的 elf 文件先合成，如图所示，点击编程，默认合成的文件命名为 download.bit。如果擅长使用命令行，也可以用 updatemem 命令手动生成。

可以看到，download.bit文件生成在design_boot_wrapper_hw_platform文件夹中。

先烧写应用程序，注意偏移地址。对应FLASH 型号为的N25Q128A13ESE40F

再烧写 download.bit 文件，注意偏移地址是 0x00

Step10：烧写成功后，断电启动完成后的串口输出如下（串口的baud rate设置为9600）。

        如果要加快引导速度，需要把 spi bootloader 中 bootloader.c 里面的#define VERBOSE 注释，因为这个使能会打印很多调试信息。