TQTT_KU5P开发板教程---文件的烧写与程序固化

文档功能介绍

本文档所描述的为文件的烧写固化，利用spi芯片将程序固化带芯片上，可以让开发板在重新上电时也可以跑程序。我们所使用的芯片型号为mt25qu256-spi-x1_x2_x4.本次实验采用的在led_shift项目的基础上将流水灯程序固化到flash芯片上，当再次上电时，FPGA直接在flash芯片上读取程序运行。

硬件资源

我们通过在官方网站上查数据手册查出该芯片的位流长度为123449056bits，官方给出的最小flash的配置内存为128Mb，如图2-1所示

图2-1   官方文件截图

而我们使用的mt25qu256的Quad-SPI FLASH芯片他有256Mb的内存已经超出官方所给的2倍，所以以经足够FPGA使用。该芯片使用1.8VCMOS标准电压。由于 QSPI FLASH 的非易失特性，在使用中它可以存储 FPGA 的配置 Bin 文件以及其它的用户数据文件。如图2-2所示。

图2-2   Quad-SPI FLASH芯片原理图

由于他主要功能是存储 FPGA 的配置 Bin 文件，当重新上电时FPGA从中读取文件运行程序。所以该芯片的引脚都是与FPGA芯片直接连接。如图2-3所示

图2-3   Quad-SPI FLASH芯片与FPGA的引脚配置

根据查找官方的数据手册得知，M0.M1.M2这三脚的配置是将SPI模式设置为主模式（GND为低电平，+1.8V为高电平，配置为001），如图2-4，2-5所示

图2-4    原理图配置

图2-5  官方提供的配置表格

生成bin文件

将下列代码加入到pin.xdc文件中

set_property BITSTREAM.CONFIG.SPI_BUSWIDTH 4 [current_design]
set_property CONFIG_MODE SPIx4 [current_design]
set_property BITSTREAM.CONFIG.CONFIGRATE 51.0 [current_design]
set_property BITSTREAM.GENERAL.COMPRESS TRUE [current_design]
set_property BITSTREAM.CONFIG.UNUSEDPIN Pullup [current_design]

右键打开Bitstream Settings窗口---> 双击打开Bitstream Serrings...，如图2-6所示

图2-6

把bin_file勾选上---> 点OK，如图2-7所示

-raw_bitfile：生成未经封装的原始比特流文件（通常为.rbt或.bin），不包含头部信息。

-mask_file：生成与比特流对应的掩码文件（用于部分重配置或安全性操作）。

-no_binary_bitfile：不生成标准的二进制比特流文件（.bit）。

-bin_file*：生成二进制格式的比特流文件（*可能表示通配符命名或特定后缀）。

-readback_file：生成回读文件（用于验证比特流是否正确写入硬件）。

-logic_location_file：生成逻辑单元位置信息文件（用于调试或布局分析）。

-verbose：启用详细输出模式，显示生成过程中的详细信息。

图2-7

之后直接生成比特流文件，如图2-8所示

图2-8

等比特流成功生成时，如图2-9所示

图2-9

选择flash芯片型号mt25qu256-spi-x1_x2_x4

(特别注意不能选x8因为x8代表这两块flash芯片)如图2-10所示

图2-10

点开三个点打开文件夹选择bin文件---> ok

文件地址一般在runs/impl_1中，如图2-11所示

图2-11

最后等flash烧写完成之后重新开启电源开关或者摁复位键(SW2)，当上电时ld10(dong)灯亮时就代表flash启动成功，开发板会按照固化的程序运行。

图2-12 这张图所展示的时没有加上xdc文件中的语句，bin文件高达15070K BYTE，并且不加那些语句，下载速度和启动速度会变成非常慢

图2-12   没有加xdc代码的

这是加上语句后产生的bin文件，才3717K BYTE，缩小了将近4倍，如图2-22所示

图2-22 加上xdc代码的内存

下面来解释一下这段代码的意思

set_property BITSTREAM.CONFIG.SPI_BUSWIDTH 4 [current_design]
设置 SPI 总线宽度为 4 位
set_property CONFIG_MODE SPIx4 [current_design]
使用 4 线 SPI 模式
set_property BITSTREAM.CONFIG.CONFIGRATE 51.0 [current_design]
配置时钟频率为 51.0 MHz。
set_property BITSTREAM.GENERAL.COMPRESS TRUE [current_design]
压缩生成的比特流文件
set_property BITSTREAM.CONFIG.UNUSEDPIN Pullup [current_design]
将未使用的 FPGA 引脚设置为 上拉（避免悬空导致不稳定）

         本文档所使用的例程与代码都在以下链接中

通过网盘分享的文件：led_shift.rar
链接: https://pan.baidu.com/s/1kX0pu-VFcNQLbq4z23E9mw 提取码: sprq