基于Zynq7000平台VxWorks6.9开发应用——FPGA动态加载篇

最新推荐文章于 2025-09-05 18:10:40 发布

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#实时操作系统 #嵌入式

本文详细介绍如何在Xilinx Zynq ZEDBoard上使用VxWorks6.9动态加载FPGA位流文件，包括PL加载原理、PCAP配置步骤，并提供了BSP包内的相关代码实例，以实现软件定义功能。

前言

本篇文章主要讲解在Xilinx ZedBoard上通过VxWorks6.9动态加载FPGA bit/bin文件，从而实现软件定义功能目的。本文力求讲述清楚PS动态加载PL的原理和实现方法，并配套完整的演示软件和相关代码进行验证。下面将从以下几个方面进行讲解。

Zynq7000 PL加载原理设计
VxWorks6.9动态加载FPGA

开发使用工具说明：

WorkBench3.3

1、Zynq7000 PL加载原理设计

图1 非安全启动流程框图

如图1所示，非安全启动流程中PS通过芯片的固件程序从存储设备中读取引导软件fsbl到芯片RAM运行从而完成PS的整个启动流程。PL加载的通道则从PS通过AXI总线到达设备配置模块，然后通过PCAP进行加载。

除了JTAG加载PL之外，PL可以使用PCAP进行配置。用户可以在任何时候配置PL，无论是在PS使用FSBL启动后，还是在操作系统启动之后加载PL的镜像。本节介绍配置PL的要求。PL加载前必须先上电，才能进行配置。重复加载需要复位清除PL的配置SRAM单元。

表1 设备配置寄存器表

本文主要讲解PCAP配置PL的流程，其主要是通过配置表1的寄存器进行操作。

（1） PCAP配置PL

发送配置位流，PL必须完成内部清除工作。其状态由DevC的status寄存器中的[PCFG_INIT]位指示。内部环回功能也必须禁用，并且[PCAP_MODE]位必须设置。位流被传输到PL使用DevC DMA。PCFG_DONE标志表示PL配置成功。具体配置流程为：

1. 等待PL([0xF8007014]STATUS-bit[4])将PCFG_INIT设置为高；

2. 设置内部环回为0 ([0xF8007080]MCTRL-bit[4]),关闭内部环回；

3. 设置PCAP_PR和PCAP_MODE为1 ([0xF8007000]CTRL-bit[27：26])，选择并使能PCAP接口进行配置；

4. 启动一个DevC DMA传输；

a）源地址:PL位流的位置

b）目的地址:0xFFFFFFFF

c）源长度:PL位流中32位字的总数

d）目的长度:PL位流中32位字的总数

5. 等待PL ([0xF800700C]INT_STS-bit[2])将PCFG_DONE设置为高。

(2) PL重复配置

PL配置完成后，使用PCAP重新配置PL，必须在Control中将PCAP_MODE和PCAP_PR位设置为1。内部环回功能也必须禁用。发送重配置位流到使用DevC DMA的PL，源和目标与初始配置相同。PL重复配置流程如下：

设置PCAP_MODE和PCAP_PR为1, ([0xF8007000]CTRL-bit[27：26])，选择并使能PCAP接口进行配置；

2. 从PL中清除之前的配置；

a）设置PCFG_PROG_B([0xF8007000]CTRL-bit[30])高。

b）设置“PCFG_PROG_B ([0xF8007000]CTRL-bit[30])为低”。

c）检查PCFG_INIT = 0 ([0xF8007014]STATUS-bit[4])。

d）向INT_STS[2]写入1，清除PCFG_DONE_INT。

3.检查PCFG_INIT = 1 (STATUS-bit[4])；

4. 设置INT_PCAP_LPBK为0(MCTRL-bit[4])；

5. 通过向INT_STS[12]写入1来清除D_P_DONE_INT；

6. 启动一个DevC DMA传输；

a)源地址:新PL位流的位置。

b)目的地址:0xFFFF_FFFF。

c）Source Length:新的PL位流中32位字的总数。

d) Destination Length:新PL位流中32位字的总数。

7. 轮询或等待devcfg。INT_STS[D_P_DONE_INT]触发中断；

8. (可选)如果清除了之前的配置，请检查INT_STS上的PCFG_DONE_INT。

如果之前的PL配置没有被使用清除，那么PCFG_DONE标志将不会被设置PCFG_PROG_B。在这种情况下，应该使用D_P_DONE_INT来指示新的位流,需要注意的是，PCAP和ICAP接口是相互排斥的。一次只有一个接口可以与PL配置控制器通信，使用哪个接口是由DevC的控制寄存器中的PCAP_PR位控制的。