Zynq动态更新FPGA比特流

ZYNQ-7000的结构是ARM+FPGA，在脱离JTAG的情况下，PL的配置只能通过PS来完成。正常上电的加载顺序是，FLASH/SD - > FSBL -> PL BITSTREAM -> PS ELF，那么在整个系统全部加载完成以后是否有办法重新给PL配置程序呢？答案是肯定的。

XILINX官方的BSP裸机例程里有xdevcfg的驱动代码，里面有个例程叫做POLL_EXAMPLE，就是实现PS配置PL比特流的，可以将指定的DDR空间里的数据给FPGA加载，如果这段数据是正确的比特流，那么FPGA就可以成功加载。但是这个代码经过实测，在PL已经CONFIG DONE的情况下是不工作的，我们要对其进行修改。

首先要注意的是，加载所需要的文件是不能用.bit文件的，要用bin文件。而且在Bitstream Settings里面勾选_binfile option也是不行的，必须用命令生成。坑爹的xilinx网上一大抄文档都是说progmem命令的，但是这个命令在vivado里已经被删掉了，替代命令叫write_cfgmem。参数很恶心，如下：

write_cfgmem -format bin -loadbit "up 0x0 ZynqSys_wrapper.bit" -file ZynqSys_wrapper.bin -size 128 -force -interface SMAPx32 -disablebitswap

我用的芯片型号为7z015，生成的bin文件大小为0x3591C。

再回到刚才的例程，主函数签名有两个关键的宏定义，一个是BITSTREAM_LOCATION，默认的是0x40000001，这个地址实际上是GP-AXI MASTER地址空间的，并不是DDR里面的，比如我要把比特流放在0X30000000开始的位置，那么这里要改成0x30000001，如注释所写，最后两个比特为2‘b01代表这是最后一次DMA传输（实际上也就这一次）。地址最好四字节对齐。第二个宏定义是BITSTREAM_SIZE_WORDS，这里是以32bit表示的大小，即0x3591C / 4。所以前面生成的bin文件大小必须是4的倍数，如果不是，肯定有问题。

改完宏定义以后，用jtag模式启动zynq，加载这段程序，利用xilinx tools里面的dump/restore memory功能把bin文件拷贝到0x30000000的空间里去，执行程序，应该可以看到config_done有效了；然而如果上电的时候已经加载了PL比特流，这段程序仍然无用，因为需要对PL进行一次复位操作。文档UG585里面在一个极其猥琐的位置描述了如何通过PS对PL执行清除比特流并复位的操作流程：

Example : Configure PL via PCAP Bridge

3 Initialize the PL

a.Set devcfg.CTRL[PCFG_PROG_B] bit = 1;

b. Set [PCFG_PROG_B] bit = 0.
c. Wait for devcfg.STATUS [PCFG_INIT] bit = 0.
d. Set [PCFG_PROG_B] bit = 1.
e. Wait for [PCAP_INIT] bit = 1.

其中e这个步骤，我找了很久也没找到所谓的PCAP_INIT在哪里，不知道是否是笔误，我的理解是这里应该是PCFG_INIT，PCFG_INIT为1代表PL READY FOR BITSTREAM PROGRAMMING。

把这个流程加在xdevcfg_transfer函数的最前面，在加载操作以前先对PL执行复位。

这个加载操作是很快的，CONFIG_DONE指示灯闪一下就立刻亮了，配置成功。

注：由于不再做FPGA相关的开发，而且此文离撰写时间已经过去太久的时间，评论区的问题恕难以答复。