赛灵思ZYNQ系列的启动过程分析

本文章参考ug585和ug821。

一、启动流程

1.1 BOOTROM启动

        BOOTROM是固化在SOC内部的一个程序或代码。上电后BOOTROM立刻启动工作。

        第一步，初始化QSPI、SD卡等外设；
        第二步，从存储介质中读取BOOT.BIN文件，并对BOOT.BIN进行解析；（BOOT.BIN中一般包含FSBL文件、裸机程序（或U-BOOT）、FPGA bit文件）；
        第三步，从BOOT.BIN中解析出FSBL代码段的地址和大小等信息，将FSBL代码段拷贝到SOC内部SRAM中，启动FSBL运行。

1.2 FSBL启动

        FSBL文件，一般包含在BOOT.BIN文件内，主要用于启动U-BOOT（或用户裸机程序）和加载FPGA代码。需要注意的是，FSBL文件可以由用户自定义修改，vitis IDE中提供了源码。

        第一步，初始化SD卡和QSPI等外设；
        第二步，初始化DDR芯片；
        第三步，先加载FPGA bit程序（FPGA工作），再启动用户裸机程序（或启动U-BOOT）。

1.3 U-BOOT启动

        U-BOOT一般由U-BOOT官网、SOC厂家或者板卡厂家提供，主要用于linux等系统内核的启动工作。U-BOOT也可以由用户自定义修改移植。
        U-BOOT中，包含了SD卡、QSPI等外设的驱动程序，也包含IIC、文件系统、网络相关协议的驱动。

1.4 程序运行

        linux内核运行。

二、文件格式解析

       使用Vitis IDE软件可以生成BOOT.BIN文件。BOOT.BIN中，包含了FSBL镜像+U-BOOT镜像（或者裸机程序）+bit文件。

        BOOTROM程序搜索BOOT.BIN时，按照下图方式进行搜索。首先搜索0x0地址下，是否包含image ID，若没有，则地址累加0x8000继续寻找，地址最大不超过规定地址（比如QSPI，地址偏移不能超过16MB）。

        搜索到BOOT.BIN的头后，按照格式进行解析。

2.1 BOOTROM header的格式

解释如下：

2.2 FSBL程序

        BOOT.BIN头部中，记录里FSBL代码的位置，大小，以及FSBL在SRAM中中的加载地址、执行地址。

        偏移地址0x30，指示了FSBL代码在BOOT.BIN文件中的位置偏移量
        偏移地址0x34,指示了FSBL代码的长度。

        偏移地址0x38，指示了FSBL代码在SRAM中的加载地址。

        BOOTROM代码解析到这些信息之后，就会读取FSBL程序，拷贝到SRAM中，进行启动运行。

2.3 BIT文件和U-BOOT（裸机程序）

        BOOTROM启动完FSBL之后，其工作就完成，剩下的工作由FSBL程序完成。FSBL代码运行之后，负责从BOOT.BIN中找到U-BOOT镜像和bit文件，，然后把bit文件加载到PL侧，然后启动U-BOOT。

        这里涉及到三个数据表：image header table 、  partition header table以及image header。

        Image header table仅有1个。partition header table和image header成对出现，有多少个镜像，就有对少对可以有多个，有多少个镜像，就有多少个（比如bit文件即算一个镜像，u-boot也算一个镜像，裸机程序也算一个镜像）。

        参考ug821文档。

2.3.1 image header table

解释如下：

2.3.2 image header

解释如下：

2.3.3 partition header table

        含有的信息主要有：镜像的大小、镜像的地址，加载到的SRAM地址、运行的SRAM地址等。

解释如下：