FPGA远程升级 -- FLASH控制

简介

        前文讲到如何实现XILINX芯片程序跳转，但升级程序是事先通过VIVADO工具将两个程序合成一个BIN文件实现升级的，并不能在线更新升级。要实现远程升级的能力需要对FPGA的FLASH进行在线写入升级程序。

FLASH介绍

        本次设计FLASH选用的是S25FL128芯片，FPGA实现远程升级需要对FLASH进行擦除和写入等操作，下面将对FLASH的读操作、写操作、擦除等操作做简单描述。

 FLASH读ID

        基本所有芯片都有ID寄存器，可以访问ID寄存器可以认为该芯片正常工作并且能正常访问内部寄存器。

        查阅“Device ID address map”可得ID内容如下：

        即此芯片的ID是32位的，前3个Byte分别是0x01,0x60,0x18。

FLASH 擦除

        FLASH写操作之前需要对FLASH进行擦除操作，这里我们使用的是块擦除，指令如下:

        擦除块的大小需要根据自己烧录的程序大小而定，例如烧录程序大小为5Mbit,擦除一块FLASH的大小为64KB,那么至少需要擦除64块BLOCK内存供FLASH写入新的程序。

FLASH写入

        擦除完毕后可以对FLASH做写入操作，写入前需要添加写命令使能，命令如下：

        写入命令如下：

FLASH读命令

        读命令如下：        

        不管是擦除命令、读写命令、SPI模式都有多种，以上介绍的都是本次设计使用到的命令，其他命令这里不做阐述。

        FLASH的擦除和写入并不是瞬间完成的，每一次擦除和写入都是又时间的，原文描述如下：

        擦除或者写入一次完成后对下一次写入或者擦除时间是有描述的，设计中我们可以查FLASH的状态寄存器确定FLASH是否可以做下一次写入或者擦除操作，命令如下：

        综上所述，在进行当前擦除或者写入操作前需要确保驱动处于Ready状态，不然擦除或者写入命令会出错。

        对于FLASH的驱动代码，都有独立的模块和控制模块，需要源码的可联系我，如下图所示：

FPGA原语        

        默认情况下FPGA是无法对存放工程的FLASH进行操作的，需要调用FPGA的一个原语令FPGA可以控制FLASH操作，原语代码如下：

   STARTUPE2 #(.PROG_USR("FALSE"),  // Activate program event security feature. Requires encrypted bitstreams..SIM_CCLK_FREQ(10)  // Set the Configuration Clock Frequency(ns) for simulation.)STARTUPE2_inst (.CFGCLK(),       // 1-bit output: Configuration main clock output.CFGMCLK(),     // 1-bit output: Configuration internal oscillator clock output.EOS(EOS),             // 1-bit output: Active high output signal indicating the End Of Startup..PREQ(),           // 1-bit output: PROGRAM request to fabric output.CLK(0),             // 1-bit input: User start-up clock input.GSR(0),             // 1-bit input: Global Set/Reset input (GSR cannot be used for the port name).GTS(0),             // 1-bit input: Global 3-state input (GTS cannot be used for the port name).KEYCLEARB(1), // 1-bit input: Clear AES Decrypter Key input from Battery-Backed RAM (BBRAM).PACK(1),           // 1-bit input: PROGRAM acknowledge input.USRCCLKO(spi_sclk),   // 1-bit input: User CCLK input// For Zynq-7000 devices, this input must be tied to GND.USRCCLKTS(0), // 1-bit input: User CCLK 3-state enable input// For Zynq-7000 devices, this input must be tied to VCC.USRDONEO(1),   // 1-bit input: User DONE pin output control.USRDONETS(0)  // 1-bit input: User DONE 3-state enable output);

        再将FLASH的引脚做约束即可，这里需要注意FLASH的时钟引脚无需做约束。

        以上就是FLASH部分的远程升级内容，结合前面章节描述的multiboot，可以实现远程升级功。如需源码和帮助可联系我。