Xilinx ZYNQ FSBL解读：FsblHandoff() 暨专栏总结

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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FsblHandoff()函数解析

FsblHandoff()是ZYNQ7000 FSBL（第一阶段引导程序）的最后一步，负责将执行权限从FSBL移交给用户程序（如u-boot或裸机程序）。其核心逻辑如下：

1. 关闭中断与缓存

   • 在跳转前关闭所有中断，避免移交过程中发生异常。
   • 禁用MMU（内存管理单元）和D-Cache（数据缓存），确保跳转后的程序在干净的内存环境中运行。

2. 设置跳转地址

   • 通过LoadBootImage()函数获取用户程序的入口地址（通常存储在DDR中）。
   • 该地址被写入链接寄存器（LR）或直接传递给汇编代码。

3. 汇编级跳转

   • 在fsbl_handoff.S文件中，通过汇编指令BX LR实现跳转。例如：

     ldr lr, =HandoffAddress  // 加载用户程序入口地址到LR  
     bx lr                    // 跳转执行  
     

   • 此操作直接切换程序计数器（PC），不再返回FSBL，完成控制权移交。

4. 关键设计细节

   • 无栈操作：跳转前不保存上下文，因FSBL任务已终结。
   • 地址验证：需确保用户程序入口地址有效，否则可能导致系统崩溃。

5. 思维导图
   这个函数比较简单，用一个思维导读做为结束吧。
   

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到这里，Xilinx ZYNQ FSBL解读就告一段落了，下面总结一下。

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FSBL工作流程总结

FSBL的执行流程可分为以下阶段：

1. BootROM阶段

   • 上电后执行固化代码，根据MIO引脚确定启动模式（如QSPI/SD），加载FSBL到OCM（片上内存）。

2. 硬件初始化

   • 调用ps7_init()初始化PS端外设，包括MIO、PLL、时钟、DDR控制器等。
   • 解锁SLCR寄存器，刷新并关闭D-Cache，注册异常处理函数。

3. 启动介质处理

   • 根据启动模式（如QSPI/SD）初始化存储设备，加载镜像文件（BOOT.BIN）。
   • 解析镜像头信息，验证分区合法性，并拷贝Bitstream（PL配置）和应用程序到DDR。

4. PL配置与程序移交

   • 通过PCAP接口加载Bitstream配置FPGA。
   • 调用FsblHandoff()跳转至用户程序，结束FSBL使命。

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整个FSBL其实非常简单，主题流程就是初始化硬件、从指定存储器中找到需要加载的数据，然后搬移到指定内存区间，如果存在FPGA，则通过PCAP加载FPGA。中间大部分代码都是验证，验证各种参数的合法性，因为任何一个参数的错误，就会导致系统崩溃。

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专栏总结

Xilinx ZYNQ FSBL解读作为一个专栏系列文章，也是本人偷懒。本来一篇文章即可描述清楚，但是作者工作压力很大，职业程序员大抵如此，个人时间零碎，没有办法，就只能一点一点进行。
本专栏一方面作为自己工作学习经验总结，一方面希望能给大家一点微小帮助，但凡能做到如此，所有付出便有所值了，谢谢大家。
最后附上作者在进行本专栏写作时，所用到的思维导图，作为专栏结尾。