PS端Flash固化

PS端Flash固化

Vivado版本：Vivado2020.2
芯片型号：RFSoC XCZU47DR
前提条件：Vitis工程编译完成，拨码开关拨到PS JTAG模式

创建引导镜像

首先右键应用工程系统，点击Create Boot Image。

检查镜像工程的文件是否为固化需要的工程文件，点击创建镜像的选项即可完成创建，创建完成的镜像工程文件在_ide的文件路径下存储。

控制台显示如下创建完成。

烧写镜像

右键应用工程系统，点击Program Falsh。

确认镜像文件位置，确认Flash类型，确认初始化文件位置。无误后点击Program。

等待固化完成。

改变启动模式

固化完成后关闭开发板电源。

根据Xilinx官方手册UG1085Boot Modes章节，拨动板子上的拨码开关。

我这里是两片MT25QU01GBBB8E12-0SIT组成的FLASH，所以拨码开关值为：0010。

扩展知识

关于 QSPI 的位数 和 Flash 芯片的总线宽度 的详细知识如下：

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QSPI 位数

QSPI (Quad SPI) 是一种增强的 SPI 接口协议，它扩展了传统 SPI 的数据传输方式：

1. 传统 SPI 接口

   ：

   • 数据线宽度为 1 位（即 MISO 或 MOSI 单条数据线）。

2. QSPI 接口

   ：

   • 扩展为最多 4 位（即 IO0、IO1、IO2、IO3 四条数据线并行传输数据）。
   • 数据总线可以在以下模式间切换：
     • x1 模式：与传统 SPI 一样，只用 1 条数据线。
     • x2 模式：使用 2 条数据线并行传输数据。
     • x4 模式：使用 4 条数据线并行传输数据，是 QSPI 的核心优势。
   • Zynq 的 QSPI：支持单 QSPI 的 x1、x2、x4 模式，双 QSPI 时可支持 x8 模式（即两个芯片并行，每个 x4）。

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Flash 芯片总线宽度

1. 总线宽度的定义：
   总线宽度指的是 Flash 芯片在一次数据传输中可以同时处理的位数（例如 1 位、2 位、4 位或 8 位）。
2. MT25QU01GBBB8E12-0SIT 的总线宽度：
   • 支持 x1、x2 和 x4 模式。
   • 在 QSPI 中运行时可以通过数据线 IO0~IO3 提供 4 位宽的数据并行传输。
   • 当两个芯片组成 双通道（Dual Parallel）模式 时，可实现总线宽度 x8，大幅提高吞吐量。
3. 硬件连接和电路设计：
   • 每片 Flash 通过 4 条数据线（IO0-IO3）连接到 Zynq 的 QSPI 控制器。
   • 如果是双 QSPI 模式，两片 Flash 芯片分别通过各自的 4 条数据线连接，总共 8 条数据线。

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QSPI 位数与总线宽度的关系

1. 单片 Flash 的模式：

   • 在单片 Flash 中，QSPI 的最大位宽为 4 位，支持 x4 模式。

2. 双片 Flash 的模式（Dual Parallel 模式）：

• 通过将两片 Flash 芯片并联，每片工作在 x4 模式，整体实现 x8 模式。
  • 在这种模式下，数据吞吐量是单片 Flash 的两倍，但启动镜像需要特别设计为双通道模式（每片存储部分镜像数据）。

3. 寻址位宽

• 24 位地址模式：
  地址长度为 3 字节（24 位），最大寻址范围是 16MB（2^{24}bit = 16MB）。
  适用于总容量 ≤ 16MB 的 Flash 存储器。

• 32 位地址模式：
  地址长度为 4 字节（32 位），最大寻址范围是 4GB（2^{32}bit = 4GB）。
  必须在 Flash 容量 > 16MB 时使用（如 MT25QU01GBBB8E12-0SIT 的 128MB 容量）。

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Parallel 模式的定义

• Parallel 模式允许两片 QSPI Flash 芯片同时传输数据，每片工作在独立的 x4 模式，总线宽度扩展为 x8 模式。
• 主要特点：
  • 两片 Flash 的 CS（Chip Select）独立控制。
  • 同时发送相同的指令和地址，分别返回数据的高 4 位和低 4 位。
  • 数据流合并为 8 位宽，从而实现更高的吞吐量。