FPGA中SPI复用配置的编程方法

作者：时间：2009-12-28来源：网络收藏

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/152173.htm

3 SPI Flash软件引导过程及SPI Flash编程
本实验使用简单的应用程序(打印hello_world)，即工程“hello_world”。工程serial_Flash_bootloader就是上面设计的引导程序。
3．1 编译用户应用程序的二进制文件
由于应用程序要在外部SDRAM中运行，所以不需要初始化BRAM存储器，如图5所示。

为了指明程序的开始地址和应用程序的可执行文件的产生路径，需要在编译选项中设置。右键“应用程序工程”，Set Compiler Options在Output ELF file中选择可执行文件的产生路径，如XC3S500E＼hello_world＼hello_world．elf，在Program Start Address中键入程序执行的起始地址(这里是SDRAM的基地址：0x90000000)。接下来编译应用程序工程，编译完成后就会在XC3S500E＼hello_world文件夹中产生hello_world．elf。为了后面对SPI Flash编程的需要，应将elf转变成二进制形式的文件。这就需要利用cygwin shell窗口命令来完成，这个脚本提供了一个简单的命令实现这个目的。利用mb-objcopy-O binaryoptions>ELF file input>bi-nary file to output>命令就可以将elf转变成二进制形式的文件(．b文件)。
例如：mb-objcopy-O binary ．／hello world／helloworld．elf．／hello_world／hello_world．b用来在工程目录下hello_world文件夹创建工程的一个hello_world．b的二进制文件。生成的文件hello_world．b大约2 KB左右。
3．2 Bootloader引导程序与硬件配置文件的生成
serial_Flash_bootloader要初始化到BRAM中(即在“工程”上右键→BRAM Initialization and unmark a11)。
这样做的意义是在编译Bootloader程序时就将它编译后的执行文件(．elf文件)加入到硬件system．bit中生成一个download．bit。这个文件既包含了系统硬件配置信息，又包括了Bootloader程序执行文件。由于设置了初始化到BRAM中，所以在系统上电时才能使Bootloader程序自动加载到片内BRAM中运行，实现程序的引导功能。只要利用EDK用软件中download bitstram功能就可以实现上述功能。
3．3 编写SPI PROM文件
本部分提供为SPI Flash存储器创建PROM文件的指导原则。在将生成bitstram．bit比特流转换成SPI格式PROM文件之前，设计人员必须确认该比特流是用bitg-en-g StartupClk：Cclk选项生成的。此选项使启动顺序与Spartan-3E内部时钟同步，从而确保FPGA功能正常。
①将硬件配置和serial_Flash_bootloader引导程序的bitstrem．bit转换为MCS格式文件。
②将前面得到的应用程序的二进制文件(hello_world．b)转换为MCS格式文件。
③将以上得到了2个MCS文件合成1个MCS文件。
④编程SPI Flash芯片。
以上过程，除了③以外，Xilinx公司的iMPACT编程软件都可以实现。③要由DOS命令完成。所以下面都是以DOS命令来完成编程的全过程。
再使用DOS命令完成格式化和编程之前，要对down-load．bit、应用程序、spiPartNam和spi_offset参数进行设置，以便XSPI软件程序能对用户要求加以识别。如下：

set bitstream=．．／implementation／download．bit
set application=hello_world
set spiPartName=AT45DB161D／／SPI Flash器件的名称
set spi_offset=0x63000／／hello_world的应用程序就会从
／／Flash中0x63000地址向上存放，引导程序也是从这里开始加载
／／到SDRAM中的
接下来就是执行转换的命令。
第1步：REM Step 1．Convert download．bit to mcsimpact convert_bits_to_mcs．cmd
此命令将硬件配置和serial_Flash_bootloader引导程序的bitstrem．bit转换为MCS格式文件。
第2步：REM Step 2．Convert binary application tomcs
xmcsutil-accept_notice-i％application％．b-o％appli-cation％．mcs-29
完成了应用程序(hello_world)的二进制文件(hello_world．b)转换为MCS格式文件。
第3步：REM Step 3．combine application mcs withbitstream mcs
xmcsutil-accept_notice-i bitstream．mcs％applica-tion％．mcs-o combined．mcs-16-segaddr 0x00％spi_off-set％-usedataaddr-padff
这个命令将以上得到了的MCS文件合成一个MCS文件。
第4步：REM Step 4．Program the AT45DB161D
xip-accept_notice-skip_syncword_check-mcs-spi_epv-icombined．mcs-o verify．txt-select_cable 1
完成对SPI Flash芯片编程。此命令使用轮询擦除SPI内容，然后对SPI器件的内容进行编程和验证。任何验证不匹配项都记录在result．out文件中。默认情况下，XSPI认定数据是HEX格式。如果输入文件是HEX格式，则去除-mcs选项。
Xilinx软件工具iMPACT从Spartan-3E比特流生成SPI格式PROM文件。SPI存储器件首先串行输出数据的MSB字节，而Xilinx PROM则首先输出数据的LSB。与标准Xilinx PROM文件相比，SPI格式PROM文件在每字节内有位反转，因此，需要在PROMgen中使用-spi选项才能正确格式化。XSPI支持．hex和．mcs两种SPIPROM文件格式。以下所示为生成SPI格式．mcs文件的PROMGen命令行操作的示例。要生成SPI格式PROM文件．hex，请用-P hex替换-p mcs选项开关。