大理做网站哪家好,制作ppt的软件叫啥,东莞市建设网站培训,高德地图风险地区怎么看目录 MultiBoot简介MultiBoot 实现方式设置 bitstream 属性使用 ICAPE2 原语WBSTAR 寄存器定义 MultiBoot 工作流程生成mcs固化文件 Tcl 指令Fallback状态寄存器MultiBoot 正常加载状态看门狗1超时状态看门狗2超时状态CRC 错误和无 DESYNC 命令IDCODE 错误状态CRC 错误状态 Wat… 目录 MultiBoot简介MultiBoot 实现方式设置 bitstream 属性使用 ICAPE2 原语WBSTAR 寄存器定义 MultiBoot 工作流程生成mcs固化文件 Tcl 指令Fallback状态寄存器MultiBoot 正常加载状态看门狗1超时状态看门狗2超时状态CRC 错误和无 DESYNC 命令IDCODE 错误状态CRC 错误状态 Watchdog Timer使用 Timer 的工作流程timer1 和 timer2 数据格式通过 Tcl 指令生成程序文件通过 Vivado GUI 生成 QuickBoot传统 MultiBoot 远程升级方式QuickBoot 远程升级方式系统架构升级程序组成升级步骤BPI Flash Memory Map (Micron P30)SPI Flash Memory Map (Micron N25Q)Bitstream 及 FLASH 大小计算Bitstream Separation for MMCM/PLL Lock or DCI WaitQuickBoot Configure Time参考设计BPISPI 更快进行 QuickBoot 加载的方法可进行 Golden Image 升级的方法 远程升级方式对比配置文件格式7 系列 bitstream 大小7 系列 bitstream 格式Bitstream 组成bitstream文件中的字类型配置寄存器总线位宽自动检测同步字位交换和总线字序 参考资料 MultiBoot
简介
7系列 MultiBoot 功能可用于控制 FPGA 加载两个及以上程序可指定 FPGA 从指定的 Flash 地址加载程序。
Fallback 加载 golden 程序MultiBoot 加载 update 程序
注Virtex®-7 HT FPGA不支持 Fallback MultiBoot 功能。
当触发 Fallback 时内部会产生复位脉冲复位整个 configuration logic除了 dedicated MultiBoot logic、WBSTAR 寄存器the warm boot start address、BOOTSTS寄存器the boot status。复位脉冲会拉低 INIT_B 和 DONE 信号清除 configuration memory最后从 FLASH 地址 0 重新加载重新加载会忽略 WBSTAR 和 IPROG 命令。
MultiBoot 实现方式
有以下两种方式可以实现 MultiBoot 功能
设置 bitstream 属性使用 ICAPE2 原语
设置 bitstream 属性
golden 程序从 Flash 的地址0开始存储当设置了 WBSTAR 属性时IPROG 会自动嵌入到 bitstream 中。
golden 和 update 的 bitstream 属性设置如下其中 update 不需要设置 NEXT_CONFIG_ADDR 属性。 注 1、GENERAL.COMPRESS 使能这个属性可减少程序烧写时间和加载时间 2、通过 xdc 约束直接修改 bitstream 属性相比使用 Vivado GUI 设置更节约时间因为通过 GUI 设置得先完成实现步骤才能设置而且更改完还需要重新综合实现。
##Golden 程序 xdc 约束
set_property BITSTREAM.CONFIG.CONFIGFALLBACK ENABLE [current_design]
set_property BITSTREAM.CONFIG.NEXT_CONFIG_ADDR 0x0400000 [current_design]
set_property BITSTREAM.GENERAL.COMPRESS TRUE [current_design]
set_property BITSTREAM.CONFIG.SPI_BUSWIDTH 1 [current_design]##Update 程序 xdc 约束
set_property BITSTREAM.CONFIG.CONFIGFALLBACK ENABLE [current_design]
set_property BITSTREAM.GENERAL.COMPRESS TRUE [current_design]
set_property BITSTREAM.CONFIG.SPI_BUSWIDTH 1 [current_design]golden 程序约束 NEXT_CONFIG_ADDR 不管约不约束 CONFIGFALLBACK ENABLEBIN 文件都没有区别。 golden 程序不约束 CONFIGFALLBACK ENABLE且不约束 NEXT_CONFIG_ADDRBIN 文件才禁用 fallback且删除 IPROG 命令。 update 程序不约束 CONFIGFALLBACK ENABLEBIN 文件比较如下默认禁用 fallbackCRC 错误不会触发回退。 使用 ICAPE2 原语 通过逻辑控制 ICAPE2 原语 发送流程同步字 - WBSTAR - IPROG 注输入配置信息需要位转换 WBSTAR 寄存器定义
执行 IPROG 指令后FPGA 会从 WBSTAR 指示的地址开始进行加载 MultiBoot 工作流程 1、执行 IPROG 命令控制 FPGA 从 WBSTAR 指定的地址开始加载 update 程序 2、若加载失败则触发 Fallback然后加载 golden 程序。 注当触发 Fallback 时内部会产生复位脉冲复位整个 configuration logic除了 dedicated MultiBoot logic、WBSTAR 寄存器the warm boot start address、BOOTSTS寄存器the boot status。复位脉冲会拉低 INIT_B 和 DONE 信号清除 configuration memory最后从 FLASH 地址 0 重新加载重新加载会忽略 WBSTAR 和 IPROG 命令。
生成mcs固化文件 Tcl 指令
write_cfgmem -format mcs -interface SPIX1 -size 16 -loadbit up 0 path/golden.bit up 0x0400000 path/update.bit path/filename.mcsFallback
以下三种情况会触发 Fallback
CRC errorIDCODE errorWatchdog timer time-out error
状态寄存器
BOOTSTS 用于存储配置历史Valid 用于只是当前 Status 是否有效Status_0 用于记录最新配置状态 Status_1 用于记录上一次配置状态 Status_1 表示执行了 IPROG检测到 CRC 错误Status_0 表示回退加载成功同时也有 IPROG只是回退重配置忽略 IPROG 指令但是同样记录状态
MultiBoot 正常加载状态
MultiBoot 正常加载FPGA 加载 Update 程序。
状态寄存器如下所示 看门狗1超时状态
升级文件删除 update 部分触发 timer1 超时错误 FallbackFPGA 加载 Golden 程序。
状态寄存器如下所示 看门狗2超时状态
删除 update 部分的 DESYNC 命令触发 timer2 超时错误 FallbackFPGA 加载 Golden 程序。 状态寄存器如下所示 CRC 错误和无 DESYNC 命令
修改 Update 程序的写 CRC 寄存器值并删除 update 部分的 DESYNC 命令会先触发 CRC 错误 FallbackFPGA 加载 Golden 程序。 IDCODE 错误状态
修改 Update 程序的 IDCODE值触发 IDCODE 错误 FallbackFPGA 加载 Golden 程序。 状态寄存器如下所示
CRC 错误状态
FPGA 加载过程中会一直计算 CRC 值收到最后一个数据后会跟写的 CRC 寄存器值进行比较通过修改 Update 程序的写 CRC 寄存器值触发 CRC 错误 FallbackFPGA 加载 Golden 程序。 状态寄存器如下所示 Watchdog Timer
xdc 约束设置看门狗定时器属性定时器计时时钟为 CFGMCLK
set_property BITSTREAM.CONFIG.TIMER_CFG Timer Value [current_design]下面有另一种方法实现看门狗定时器的功能省去了需要计算精确的 TIMER_CFG 计时值。
使用 Timer 的工作流程 注确保 golden、timer1、timer2 区域保持不变升级只进行 update 区域更改。
执行 IPROG 命令控制 FPGA 从 WBSTAR 指定的地址Timer1 的位置开始加载当 Timer1 后一直没有检测到同步头则会触发 timer1 超时进而触发 Fallback然后加载 golden 程序当 update 程序正常加载则 timer2 会被忽略当 update 程序最后缺少 DESYNC 命令则会加载到 timer2 区域然后触发 timer2 超时进而触发 Fallback然后加载 golden 程序。
timer1 和 timer2 数据格式 通过 Tcl 指令生成程序文件
打开 Vivado Tcl Shell 切换到 multiboot_address_table.tcl 文件所在目录
cd C:/Users/arlen/Desktop/repo/Project/Fallback_test运行 multiboot_address_table.tcl 文件
source multiboot_address_table.tcl输入参数 生成地址信息、timer1.bin、timer2.bin golden 添加如下 bitstream 属性约束
set_property BITSTREAM.CONFIG.CONFIGFALLBACK ENABLE [current_design]
set_property BITSTREAM.CONFIG.NEXT_CONFIG_ADDR 0x00240000 [current_design]
set_property BITSTREAM.GENERAL.COMPRESS TRUE [current_design]
set_property BITSTREAM.CONFIG.SPI_BUSWIDTH 1 [current_design]将 golden.bit、update.bit、timer1.bin、timer2.bin 放在一个文件夹运行以下命令
## 生成 mcs 文件
write_cfgmem -force -format mcs -size 32 -interface SPIx4 -loadbit {up 0x00000000 led_test_golden.bit up 0x00240000 led_test_update.bit} -loaddata {up 0x0023FC00 timer1.bin up 0x00480000 timer2.bin} multiboot_normal.mcs
## 生成 bin 文件
write_cfgmem -force -format bin -size 32 -interface SPIx4 -loadbit {up 0x00000000 led_test_golden.bit up 0x00240000 led_test_update.bit} -loaddata {up 0x0023FC00 timer1.bin up 0x00480000 timer2.bin} multiboot_normal.binwrite_cfgmem -force -format bin -size 32 -interface SPIx4 -loaddata {up 0x00000000 led_test_golden.bin up 0x00240000 led_test_update_no_fallback.bin up 0x0023FC00 timer1.bin up 0x00480000 timer2.bin} multiboot_update_no_fallback.bin生成结果窗口打印信息 通过 Vivado GUI 生成 对应 Tcl 指令
write_cfgmem -format bin -size 32 -interface SPIx4 -loadbit {up 0x00000000 C:/Users/arlen/Desktop/repo/Project/Fallback_test/led_test_golden.bit up 0x00240000 C:/Users/arlen/Desktop/repo/Project/Fallback_test/led_test_update.bit } -loaddata {up 0x0023FC00 C:/Users/arlen/Desktop/repo/Project/Fallback_test/timer1.bin up 0x00480000 C:/Users/arlen/Desktop/repo/Project/Fallback_test/timer2.bin } -file C:/Users/arlen/Desktop/repo/Project/Fallback_test/multiboot_normal_GUI_gen.binQuickBoot
支持 4 种配置模式
SPI modeBPI modeEncrypted bitstreamsMultiple FPGA configuration daisy-chains
传统 MultiBoot 远程升级方式
MultiBoot 的两个程序都需包含 warm boot jump sequencewarm boot jump sequence 包含 WBSTRA用于指定程序加载地址、IPROG用于重启 FPGA 配置并从 WBSTAR 指定的地址开始加载 QuickBoot 远程升级方式
系统架构 升级程序组成
QuickBoot 程序包含 3 部分 QuickBoot header critical switch word用于指示 FPGA 是否执行 warm boot jump sequence warm boot jump sequence包含 WBSTRA用于指定程序加载地址、IPROG用于重启 FPGA 配置并从 WBSTAR 指定的地址开始加载 golden bitstream image area update bitstream image area
升级步骤
QuickBoot 远程升级步骤
先修改 critical switch word 值为 OFF进行 update 程序烧写回读校验 update 程序是否烧写正确若正确则修改 critical switch word 值为 ON。
注golden 和 QuickBoot hear 的第二部分内容 (warm boot jump sequence) 都不允许更改 写 NOR Flash 步骤
将要进行写操作的 segment 进行擦除操作变为 1 状态将写数据中的 0 写入 Flash Bitstream 在 flash 中的位置要适配 flash 最小擦除单位 segment
QuickBoot header critical switch word第 1 个 segmentwarm boot jump sequence第 2 个 segment gloden bitstream image跟在 warm boot jump sequence 后面update bitstream image跟在 golden 后面但是不能跟 golden 共用一个 segment
BPI Flash Memory Map (Micron P30) SPI Flash Memory Map (Micron N25Q) Bitstream 及 FLASH 大小计算 Bitstream Separation for MMCM/PLL Lock or DCI Wait
FLASH 中的两个 bitstream 间要填充足够的数据保证第一个程序加载完之前不会加载到下个 bitstream 的数据。 QuickBoot Configure Time 参考设计
BPI
BpiFlashProgrammer.vhd is the programming state machine that implements the QuickBoot programming algorithm for BPI flash. The BpiFlashProgrammer interfaces directly with the BPI flash.
SPI SpiFlashProgrammer.vhd: QuickBoot flash programmer state machine for SPI flash SpiSerDes.vhd: Serializer/deserializer interface to the SPI bus 更快进行 QuickBoot 加载的方法
第 1 个 segment 为 warm boot jump sequence跳转地址为第 2 个 segment 的最后一个 word (critical switch word)这样可以节省读完第一个 segment 的时间。
可进行 Golden Image 升级的方法 远程升级方式对比 配置文件格式 7 系列 bitstream 大小 7 系列 bitstream 格式
Bitstream 组成 bitstream文件中的字类型
Bus width auto detection word只存在于 BPI 、SelectMAP 配置模式下的文件头Sync word32-bit 边界同步Packet header描述写寄存器的寄存器地址和待写数据的字计数Packet command or data words命令字或者数据字内容 Xilinx design tools 生成的 bitstream 包含
bus width auto detection wordssync worddata packets
配置寄存器 总线位宽自动检测
Serial、JTAG、SPI模式不支持总线位宽自动检测功能只检测D[7:0]的值检测到0xBB若下一次检测到0x11则为x8若下一次检测到0x22则为x16若下一次检测到0x44则为x32然后立即切换总线位宽开始检测同步字 同步字
识别到同步字前没有其他包数据 位交换和总线字序 参考资料 xapp1081 - QuickBoot Method for FPGA Design Remote Update) xapp1247 - MultiBoot with 7 Series FPGAs and SPI) xapp1246 - MultiBoot with 7 Series FPGAs and BPI ug470 - 7 Series FPGAs Configuration User Guide 参考程序源文件下载链接
