Zynq系列FPGA如何固化bit文件到QSPI_Flash
最近由于项目需要，要将bit文件固化到zedboard的flash中，使程序上电自启，断电不丢失。
我们知道，一般板级调试的时候都是直接下载bit流到FPGA就行，固化到Flash的话，也是先生成.mcs文件，然后下载到Flash即可。
但是在经过反复尝试之后，发现对zynq系列好像行不通。
why？这得从zynq的启动流程说起。
一、ZYNQ的启动流程
ZYNQ7000 SOC 芯片可以从 FLASH 启动，也可以从 SD 卡里启动， 本节介绍程序 FLASH 启动的方法。Zynq7000 SOC 芯片上电后，最先运行的是ARM端系统(PS)。然后再通过ARM系统软件部分加载FPGA的比特流文件.bit至FPGA(PL)，配置FPGA PL端的逻辑功能。ZYNQ 系统的启劢流程如下：
ZYNQ启动分为两个阶段
- 第一阶段是 BOOT ROM（ZYNQ厂家固化代码）
- 第二阶段是 FSBL (First Stage Bootloader)SDK工具来制作。
经过以上两个阶段，PL端配置程序及应用程序才开始运行。
1.1 第一阶段 (BOOT ROM)
- 上电后，Zynq7000 SOC 会首先执行片内 Boot ROM 代码，Boot ROM 代码读取 Boot mode 寄存器来判断是哪一种启动方式(SD card/QSPI Flash/JTAG)。
- 确定好哪种启劢方式后，Boot ROM 从相应的启动设备(SD Card/QSPI Flash)加载 First Stage Bootloader (FSBL) 到On Chip Memory(OCM) RAM，并且将执行权交付给 FSBL。
1.2 第二阶段 FSBL (First Stage Bootloader)
使用SDK 工具一步步生成 FSBL 代码和可执行文件，结合代码可知 FSBL 主要做了如下工作：
- 初始化 CPU，初始化串口；
- Processor System (PS) 一些控制器的初始化，如 MIO, PLL, CLK and DDR；
- 禁止 L1 Data Cache；
- 注册 ARM 中断向量；
- 通过 Boot mode 寄存器，判断是哪种启动方式。
1.2.1 QSPI Flash 启动方式：
- 初始化 QSPI Flash 控刢器；
- 从 Flash 拷贝 system.bit 到 FPGA (如果 Flash 中存有 system.bit)；
- 从 QSPI Flash 拷贝应用程序的代码到DDR3；
- 调转到应用程序执行；
1.2.2 SD Card 启动方式：
- 初始化 SD 控刢器；
- 从 SD Card 拷贝 system.bit 到 FPGA (如果 BOOT.BIN 中存有 system.bit)；
- 从 SD card 拷贝应用程序的代码到 DDR3；
- 跳转到应用程序执行；
1.2.3 JTAG 启动方式，直接退出。
因此，对于Zynq系列的FPGA芯片来说，固化到Flash中的bit文件需要一个引导程序（也就是FSBL），才能被用来配置PL。实际上，FSBL会作为BootLoader和bit文件一起合成一个.bin或者.mcs文件，然后下载到Flash中，过程如下：
二、生成BOOT.bin或者BOOT.mcs
2.1 VIVADO操作
你应该已经有了一个完整的工程，接下来你需要添加并配置PS端，生成新的bit文件：
（1）建立一个新的块设计（Create Block Design）
（2）添加ZYNQ7 Processing System
（3）双击所添加的zynq7，配置peripheral I/O，我们只保留Quad SPI Flash
（4）在 Diagram 界面里点击"Run Block Automation"完成对 ZYNQ7 Processing System IP核的配置，生成外部 ZYNQ 系统的外部链接 IO 管脚。
（5）在 Source 窗口中选中 design_1.bd,右键并先后选择Generate Output Projects 和 Create HDL Wrapper 选项，生成顶层文件design_1_wrapper。
（6）在顶层文件中例化我们原来的工程；（特别注意：要将原来工程的外部引脚也例化为现在顶层工程的I/O，并配置好约束）。
（7）重新生成bit流。
（8）Export to Hardware（包含bitstram 文件），Launch SDK，暂时告别VIVADO，进入SDK进行操作。
2.1 SDK操作
（1）进入SDK 开发环境后，点击菜单 File -> New -> Application Project。
（2）点击next，选择Zynq FSBL
（3）接下去我们要把 FSBL 可执行文件，FPGA PL的bit比特流文件和PS应用程序结合成一个 Bin 文件或Mcs文件。
选择菜单 Xilinx Tools->Create Boot Image：
选择output.bif的存放地址，选择生成bin文件还是mcs文件，然后依次添加zynq_fsbl.elf（BootLoader）、bit文件、应用程序elf文件（这个如果没有可以省略），最终生成用于固化的bin或者mcs文件。
（4）将生成的bin或者mcs文件下载到Flash（经过验证，这两种类型的文件都可以）
开发板上电，选择菜单 Xilinx Tools->Program Flash：
加载文件：
（5）点击Program，出现如下信息，则成功。然后断电，切换板子的启动方式，然后重新上电就会发现板子自动配置完成的灯亮了，搞定！
注意：若出现以下信息，排除掉Jtag线缆的问题之后，可能的原因是之前同时连接过多个开发板，导致识别出来的芯片型号有不止一个，然后它就检测到JTAG断开（我就是这个问题）。
解决方法很简单：关掉SDK，重新打开，重新Program Flash即可。
参考连接：1.https://blog.csdn.net/taowei1314520/article/details/78595482
2.https://blog.csdn.net/fengyuwuzu0519/article/details/80411894
