Xilinx ZYNQ FSBL解读：LoadBootImage()

篇首

最近突发奇想，Xilinx 的集成开发环境已经很好了，很多必要的代码都直接生成了，这给开发者带来了巨大便利的同时，也让人错过了很多代码的精彩，可能有很多人用了很多年了，都还无法清楚的理解其中过程。博主准备以FSBL为例，与大家深入探讨一番，从而加深对ZYNQ的加载过程的理解，以便大家作出更精彩的设计！

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LoadBootImage() 解读

本文以Zynq7000 FSBL工程代码为基础，分析启动流程核心函数$LoadBootImage()$的执行逻辑与关键技术细节。

一、函数调用框架

int LoadBootImage(void) {
   
   
    FsblHookBeforeBitstreamDdr(); // 钩子函数
    Status = XFsbl_LoadPartitions(...); // 核心加载
    FsblHookBeforeHandoff(); // 移交前预处理
    return Status;
}

二、 函数执行全流程分解

** 函数入口与预处理**

int LoadBootImage(void) {
   
   
    u32 Status = XFSBL_SUCCESS;
    XTime tStart, tEnd;  // 64位计时器（若启用性能分析）

• 硬件依赖：
  • 依赖psu_init.c完成的PS端基础初始化（时钟、MIO、SLCR锁等）
  • DDR物理层已通过Xil_DDRInit()完成训练（psu_ddr_phyinit.c）

** $FsblHookBeforeBitstreamDdr()$ 钩子函数**

#ifdef FSBL_PERF
    XTime_GetTime(&tStart);  // 记录TSC起始值（AXI Timer 0）
#endif
/* 用户自定义扩展点：可插入DDR重配置代码 */

• 关键寄存器操作：
  • DDRC控制：通过Xil_Out32(0xFD070000, 0x00040010)设置DDRC_ADDRMAP0调整地址映射
  • OCM重映射：关闭OCM缓存（SLCR.OCM_CFG寄存器位3置1）

$XFsb{l}_{L}oadPartitions()$ 核心加载

阶段1：Boot Header解析

XFsblPs_BootHdr Header;
XFsbl_CheckBootHeader(ImageAddr, &Header); // 从QSPI/NAND读取头部

• 头部结构体（xfsbl_ps_boothdr.h）：

  typedef struct {
       
       
      u32 ImageID;          // 魔数0xAA995566
      u32 NumPartitions;    // 分区总数（含PL比特流+应用）
      u32 AuthType;         // 加密类型：0=None, 1=RSA-2048
      u32 Checksum;         // 头部的CRC32校验
      // ... 其他字段（分区表偏移、证书偏移等）
  } XFsblPs_BootHdr;
  

阶段2：安全认证（以RSA-2048为例）

XSecure_Sha3Init(&Sha3Instance);  // 初始化SHA-3引擎
XSecure_Sha3Update(&Sha3Instance, (u8*)ImageAddr, Header.HashLength);
XSecure_Sha3Final(&Sha3Instance, CalculatedHash);  // 计算哈希
XSecure_VerifySignature(CalculatedHash, StoredSignature); // RSA验签

• 硬件加速：
  • 使用PS内置的CSU模块（Crypto Subsystem）
  • RSA密钥存储在eFUSE或BBRAM中（通过XSecure_GetEfuseKek()读取）

阶段3：分区加载循环

for (u8 i=0; i<Header.NumPartitions; i++)