author:kiki
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date: 2011.3.7
blog主題
這篇blog想弄清楚fpga上電配置後程式引導和啟動的整個流程是怎麼樣的，不是談論如何編寫bootloader。
主題的引出
本 人建立了乙個基於microblaze的嵌入式系統（類似於如圖1所示，當然沒有圖1那麼複雜）。片上bram僅僅是64kb，而本人生成的程式映象有 2mb多，所以這樣的話，程式映象不能跟用於配置fpga的bit流檔案融合直接配置到片上的bram中。解決的方案是用外部非易失性儲存介質來儲存程式 映象和bit流檔案，如prom，或者flash。xilinx提供了一種systemace 配置解決方案，那整個工作流程又是如何的呢？
圖1. 基於microblaze的sopc架構
問題的解決
首先說明一下systemace檔案是如何生成的？
1. 通過impact工具將bitstream檔案轉為svf檔案總結，systemace配置方案，需要硬體的支援，即systemace控制器和cf卡，當然在嵌 入式系統中還需要新增debug模組。優點顯而易見，不用編寫bootload類似的引導程式，也不用關心程式映象的大小，因為cf卡的容量很大，滿足了 絕大多數的嵌入式應用的要求。該svf檔案包含了配置fpga的jtag指令序列
3.通過xmd將資料/二進位制**轉為svf檔案
4.鏈結第一步和第二步中生成的svf檔案
5.通過impact工具利用結合的svf檔案生成systemace檔案
問題的延伸
還有一種情況就是通過prom/flash儲存程式映象和bitstream檔案配置fpga，並引導程式啟動。具體的流程如下：
圖2 spartan6的配置和啟動的過程
這裡不關心如何去配置fpga，而關心的是系統是如何引導的。以在fpga執行linux為例作說明。如圖3所示，具體步驟如下：
第一步，cpu從0x0位址（bram）執行loader1 （注意,loader1放在bram中，在配置fpga過程中就加在進去）第二步，loader1讀取spi flash中loader2程式，然後複製到記憶體中。
第三步，loader1程式跳至在記憶體中執行loader2
第四步，loader2讀取spi flash中壓縮的核心映象
第五步，loader2程式解壓縮核心到另一塊記憶體空間
第六步，loader2程式跳至解壓縮的核心映象
第七步，linux核心啟動
圖3 linux引導流程
由上面的流程可知，通過prom或者flash進行配置的話，需要bootload作支援，即需要完成將程式映象從flash或者prom中讀取至記憶體上。當然嵌入式系統中需要新增prom或者flash控制器。
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