解析FPGA从SPI Flash启动配置数据时的地址问题

解析FPGA从SPI Flash启动配置数据时的地址问题

FPGA上电（Master）

fpga 上电时，默认是从 flash 的 0x00 地址开始读数据。如 UG470 文档 page144 描述

fpga 会从 0 开始读，地址不断自增，直到读取到有效的同步字 sync word(0xAA995566),才认为接下来的内容是一个有效的 bin 文件内容的开始。读到有效 sync word 后不会再继续读搜寻其他的 bin 文件。如 UG470 文档 page81 描述：

几种情况

只有一个 bit 文件，使用如下命令将该 bit 文件写出转换为 mcs 文件，并烧入 spi flash 中。

该 bit 文件在 flash 中存放的起始地址是 0x400000 ，上电 fpga 能正常启动，因为前部分的地址 0x000000-0x400000 之间都是无效数据， fpga 从 0x000000 地址开始读，没有有效的 sync word ，读地址不断增加，直到 0x400000 地址才会读到同步字，然后就能正常的从 0x400000 开始配置。

有两个 bit 文件，使用该命令转换为一个 mcs 文件

第一个 bit 文件放在 0x000000 地址，第二个放在 0x400000 地址，烧写 flash ，上电后 fpga 从 deign1.bit 启动，因为第一个 bit 在前面， fpga 上电后从 0x000000 地址开始读，会先读到 deign1.bit ，然后成功地从deign1.bit 初始化。

若把 mcs 文件中关于 deign1.bit 的 FDRI data 的内容手动改为其他值，使得配置的时候会出现 CRC 校验错误， deign2.bit 相关的内容不变，烧写进flash,上电， FPGA 无法正常配置数据，既不会从deign1.bit启动，也不能从deign2.bit 启动，这是因为第一个bit在前面， fpga 上电后从 0x000000 地址开始读，会先读到 deign1.bit ，然后从 deign1.bit 开始初始化，但是会发生CRC错误，然后又fallback 回 0 地址读，依然是读到 design1.bit 的数据，还是 CRC 错误，最后发生配置失败。

若只把 mcs 文件中关于 deign1.bit 的 sync word 的内容手动改为其他值，比如 0xAA997866 ，deign2.bit 相关的内容不变，烧写进 flash 上电， FPGA 成功从 deign2.bit 启动。这是因为第一个 bit 在前面， fpga 上电后从0x000000 地址开始读，读到 deign1.bit 的 sync word 为 0xAA997866 时，发现不是有效的 sync word ，不会判断接下来的内容是属于一个有效的配置文件，于是继续自增地址往上读，直到读到 0x400000 地址后面，成功读到 design2.bit 的 sync word ，发现有效，然后从 deign2.bit 开始初始化。这样就跳过了前面 deign1.bit 的内容。

bitstream 约束

对bit流进行压缩

set_property BITSTREAM.GENERAL.COMPRESS TRUE [current_design] 

打开看门狗功能

set_property BITSTREAM.CONFIG.CONFIGFALLBACK ENABLE [current_design] 

如果加载 Update_Image 配置文件失败后，没有返回加载 Golden_Image ，则会根据指定的时间启动看门狗，强制返回加载 Golden_Image 。

生成 bit 文件的头部添加 IPROG 命令和设置 WBSTAR 的命令

set_property BITSTREAM.CONFIG.NEXT_CONFIG_ADDR 0x0400000 [current_design]

配置时执行到 IPROG 命令后，会直接跳转到指定的地址中继续执行配置。可用于 Golden_Image 中设置为跳转到 Update_Image 启动。其实加不加这个约束，生成的bit流中的头部，都会有 IPROG 和设置 WBSTAR 的相关命令的占位空间，只是不加该约束时， IPROG 的位置会由 000000 替代， NOP 指令，只是空的占位符；而写 WBSTAR 寄存器的指令依然存在，但是写 WBSTAR 的值却是 0 。

审核编辑：刘清