HPS SoC引导指南 - Cyclone V SoC开发工具

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ID 683265
日期 1/27/2016
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1. HPS SoC 引导指南 - Cyclone V SoC 开发套件
1. HPS SoC 引导指南 - Cyclone V SoC 开发套件 x
1.1. 引言 1.2. 引导概述 1.3. 引导的持续时间 1.4. 引导调试 1.5. 引导实例 1.6. 文档修订历史
1.1. 引言 x
1.1.1. 必要条件
1.2. 引导概述 x
1.2.1. 引导流程 1.2.2. 引导源 1.2.3. 引导时钟
1.2.1. 引导流程 x
1.2.1.1. Boot ROM 1.2.1.2. 预加载器 1.2.1.3. 引导加载器
1.2.2. 引导源 x
1.2.2.1. 从SD/MMC引导 1.2.2.2. 从QSPI引导 1.2.2.3. 从NAND引导 1.2.2.4. 从FPGA引导 1.2.2.5. FPGA后备引导 1.2.2.6. 热复位中从RAM引导
1.3. 引导的持续时间 x
1.3.1. 优化引导持续时间 1.3.2. 引导持续时间的测量
1.3.1. 优化引导持续时间 x
1.3.1.1. 硬件上电顺序 1.3.1.2. Boot ROM 1.3.1.3. 预加载器 1.3.1.4. 引导加载器 1.3.1.5. Linux内核 1.3.1.6. Init脚本
1.4. 引导调试 x
1.4.1. Boot ROM 1.4.2. 预加载器 1.4.3. U-Boot
1.4.2. 预加载器 x
1.4.2.1. 从ARM DS-5 AE调试预加载器
1.5. 引导实例 x
1.5.1. 存档文件内容 1.5.2. 裸机应用 1.5.3. 从SD/MMC引导 –自定义分区 1.5.4. 从SD/MMC引导 – FAT分区 1.5.5. 从QSPI 闪存引导 1.5.6. 从FPGA引导
1.5.6. 从FPGA引导 x
1.5.6.1. 概述 1.5.6.2. 硬件设计 1.5.6.3. 构建和运行实例
1. HPS SoC 引导指南 - Cyclone V SoC 开发套件

1.4.1. Boot ROM

因为Boot ROM是第一引导阶段，所以最常见的引导失败症兆是什么都没发生。例如，系统没有引导，预加载器（如已使能）中UART没有活动。

出现引导问题时，首先查看冷引导。热引导比较多样，但取决于软件如何配置芯片，失败方式可能各有不同。 按下冷复位按钮（如有）或者通过电路班板电源循环和器件均可开始冷引导。

以下情况可能导致热引导失败，但不影响冷引导：

  • 应用软件错误地使能热RAM Boot
  • 应用软件没有根据使用情况相应改变热复位选项
  • 作为引导源的QSPI，热复位时没有复位。但Boot ROM需要闪存大于16MB 的QSPI器件复位。

另外要查看HPS是否工作。通过连接一个调试器来完成（如果电路板上有JTAG连接）。 如果调试器连接可靠，那么HPS正常。

如果调试器连接可用，可通过连接调试器和电路板，然后从Boot ROM和预加载器维护的寄存器获得更多信息，以此断定发生了什么。寄存器都在sysmgr.romcodegrp中，包括如下：

  • initswstate- 紧临跳转至下个有效引导阶段前，预加载器写入特殊值 ‘0x49535756’。没有该值则说明预加载器没有跳转至下个引导阶段。
  • initswlastld- 包含上一次预加载器软件映像索引，该索引由引导器件中的预加载器加载。总共有4个预加载器映像。
  • bootromswstate- 有关BootROM状态的信息，包括:
    • Bit 0: 如果设置，说明BootROM尝试了全部映像但都不工作。
    • Bit 1: 如果设置，说明预加载器曾被开启（不然则是它可能已经开启失败）。
    • Bits 11:8: 哪个内存引导源被使用过:
      • NAND: 0
      • SD/MMC: 1
      • QSPI: 2
注： 关于bootromswstate的内容在BootROM未来的版本中可能会有改动。

如果没有调试器连接，但又被要求从闪存引导，那么只要电路板上可观察到闪存信号，就能监控到它们的活动。如果闪存线上有活动，那么HPS很可能正常。

如仍不清楚HPS是否正常，则可以验证电源，时钟和复位信号。检查电源供应的电压是否正确，是否存在过大噪声，上电时序如何。使用示波器查看输入时钟的振幅，频率和过多振动。查看复位信号以确保他们正确。

如果HPS正常但Boot ROM 似乎不能成功加载预加载器，则可能是以下原因之一:

  • 预加载器映像在闪存中被损坏，Boot ROM无法加载。
  • 闪存中预加载器的映像正确，但与闪存通信失败。
  • 预加载器被正确加载，但未按要求工作，或因软件缺陷而崩溃。

为减低与闪存通信发生问题的可能性，如果电路板上可以配置，就将CSEL 设置到00。这就阻止了Boot ROM重新编程PLLs，同时也迫使Boot ROM用尽可能的最慢速与闪存器件通信。

闪光线（如有）可用示波器和/或逻辑分析器检测，以找寻类似信息：

  • 通信多久？Boot ROM是否快速放弃通信，还是有很多通信？如果它轻易放弃通信，这可能说明问题非常显著。
  • 信号电平看起来是否正确？查看电压水平振铃，上升和下降时间。
  • 如果使用逻辑分析器，且选项可用，则尝试解码HPS和闪存器件之间的通信，从而知道通信是否失败或如何失败。

如果以上步骤不足以诊断问题所在，但有可用的调试器连接，则OCRAM上层4KB内容可从调试程序倒出，Altera可以拿来分析，于是得到诸如“Boot ROM初始化SD卡失败”的信息。大多数时候，可以通过观察外在行为和上述提及的寄存器得到相同信息。

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