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                  multiboot什么意思 MultiBoot的功能简介、流程介绍

                  算法与数据结构 ? 2021-08-04 16:32 ? 次阅读

                  本文主要包含MultiBoot的功能简介、流程介绍和工程实现几个部分的讲解。

                  我们先从它的功能介绍讲起来;MultiBoot功能是大部分Xilinx FPGA可以实现的固有特性;其主要优点如下所示:

                  1、我们可以把多个bitstream存储在配置Flash中,通过MultiBoot功能来实现多个bitstream之间的动态切换,从而达到使用FPGA来实现多种任务;

                  2、在一个工程里面实现多个功能模块,而每个功能模块不需要同时运行的情况,可以通过MultiBoot功能使用相对小规模的FPGA来实现其功能,从而提高性价比;

                  3、MultiBoot和Fallback可以支持实现FPGA远程在线升级,当升级bit有错误可以触发Fallback来返回到Golden Image去正常运行。

                  Golden Image里面正常会包含FPGA实现的基本功能,例如外设配置和初始化、远程升级等等客户需要的基本功能;如果Golden Image损坏的情况下,FPGA是无法工作的,需要返回工厂重新手动烧写bit文件到Flash中。

                  Golden Image设计要求主要包含下面几点:

                  1、IPROG(Internal program) command在Golden Image里面可以通过设置bitstream setting里面的next configuration address (BITSTREAM.CONFIG.NEXT_CONFIG_ADDR),或者在HDL代码使用ICAPE3原语来设定加载地址值;通过设置BITSTREAM.CONFIG.NEXT_CONFIG_REBOOTDISABLE来把

                  IPROG command关掉,在这种情况下上电后会直接去加载Golden Image;

                  2、跳转地址寄存器WBSTAR(warm boot start address)可以在bitstream或者ICAP里面来设定;

                  3、MultiBoot Image必须存储在WBSTAR设置的Flash地址位置;

                  4、Watchdog timer包含configuration monitor和user logic monitor两种模式;在配置模式下面,Timer times out情况下,配置电路会去加载fallback bitstream。Watchdog Timer可以在bitstream options里面使能。

                  Golden Image是从Flash中的0地址开始存储;其帧头会包括WBSTAR(next_config_addr)寄存器里面指定的upper address space等信息。FPGA器件上电后会从0地址开始加载Golden Image后,会根据里面的设定来决定加载Golden Image还是直接跳转到MultiBoot Image存储地址去执行MultiBoot Image;当MultiBoot Image加载时候遇到错误,Fallback电路会触发去重新从0地址去加载Golden Image。

                  MultiBootImage是从设定好的upper address space去加载运行;如果加载出现问题,Fallback电路会去加载Golden Image。我们可以在Golden Image里面去修复Multiboot Image里面的错误等等问题。所以说MultiBoot Image里面运行的就是我们要实现的具体业务功能,可以是多个Multiboot Image。

                  Golden Image设计要求主要包含下面几点:

                  1、WBSTAR里面的值要指向MultiBoot存储位置;

                  2、Watchdog Timer功能要bitstream options里面使能;

                  3、代码里面可以通过IPROG命令去运行ICAPE3来跳转想要运行其他的MultiBoot Image。

                  在配置过程中遇到IDCODE error、CRC error、Watchdog timer timeout error、BPI address wraparound error情况会触发fallback。Fallback功能可以通过使能bitstream.config.configfallback enable里面的ConfigFallback选项来实现。当fallback运行时,Watchdog TimerIPROG是disable的;另外当fallback重新配置FPGA出错情况下,配置电路会停止工作同时会把INIT_BDone保持为低电平。

                  MultiBoot功能可以通过设置下面bitstream里面的参数来实现。这些参数可以通过Tcl console或者写入到XDC文件里面来实现其功能。

                  在前面介绍其功能作用和含义等等后,下面我们开始工程实现。

                  本人使用Vivado版本为2020.2;硬件基于米联客设计的KU040板卡。先建立Golden Image的工程,里面包括HDL文件和XDC约束。

                  GoldenImage的工程里面代码主要是把led1灯点亮。XDC里面包括IO约束信息等等,其中0x040000是Multiboot Image存放Flash里面的物理地址。

                  Multiboot Image led2的工程里面代码主要是把led1灯点亮。XDC里面包括IO约束和配置约束信息等等,可以看到是和Golden Image工程里面约束是有差异的。

                  c9ddd5f4-f497-11eb-9bcf-12bb97331649.png

                  在工程建立完成后开始合并bit文件并烧入到板卡里面:

                  1、使用下面tcl去把两个bit文件合为一个mcs文件;

                  c9fa355a-f497-11eb-9bcf-12bb97331649.png

                  2、通过Hardware Manager去烧入到板卡的Flash中;3、烧写完成后选择Boot from Configuration Memory Devive去加载FPGA。4、在FPGA加载后可以看到板卡上面LED2灯点亮。

                  5、在Hardware Device Properties的BOOT_STATUS里面可以看到INTERNAL_PROG使能;由于加载没有错误,目前运行的是Multiboot程序。CONFIG_SATUS里面可以看到DON_PIN拉高。

                  下面我们尝试把multiboot image里面的IDCODE修改掉,人为的造成错误来验证板卡是否会跳转到Golden Image去执行。1、使用UltraEdit把ku_multiboot_spix4.mcs打开后,搜索到Update.bit里面的KU040的IDCODE3822093,并把它修改为0;重新生成ku_multiboot_spix4 _id.mcs文件烧入到FPGA.

                  ca34995c-f497-11eb-9bcf-12bb97331649.png

                  2、按照前面流程合成bit文件后烧入到Flash中并上电;3、在FPGA加载后可以看到板卡上面LED1灯点亮;证明Fallback功能生效,当Multiboot Image损坏后可以安全加载Golden Image。

                  4、在Hardware Device Properties的BOOT_STATUS里面可以看到INTERNAL_PROG使能,ID_ERROR拉高;这时候Multiboot Image加载遇到ID错误,FPGA返回到Golden Image去运行。

                  我们可以再尝试把multiboot image其他部分破坏掉导致CRC出错来验证功能。

                  1、使用UltraEdit把ku_multiboot_spix4.mcs打开后,在Update.bit里面做如下修改来验证CRC错误情况。

                  2、烧入到板卡上电后;由于multiboot image里面有CRC错误,所以板卡还是返回到Golden Image去运行。

                  除了前面我们在bitstream里面去实现Multiboot功能,我们还可以在代码里面嵌入IPROG的命令来实现Image的跳转功能。

                  我们可以在点亮LED2的那个工程来做相关修改:

                  1、我们在点LED2灯的MultiBoot Image LED2工程里面加入ICAPE3代码;

                  2、根据前面命令流程图在代码里面实现其功能;其中Warm Boot Start Address要跟bit文件在Flash里面位置对应起来,不然跳转后会找不到对应的image导致失败。

                  cb2627f4-f497-11eb-9bcf-12bb97331649.png

                  3、建立点亮MultiBoot Image LED3工程来配合前面IPROG命令功能;这样可以通过MultiBoot Image LED2 工程里面的IPROG命令在FPGA不断电的情况下实时把切换MultiBoot Image LED3到工程来点亮LED3。

                  cb36413e-f497-11eb-9bcf-12bb97331649.png

                  4、使用下面tcl去把两个bit文件合为一个mcs文件;

                  cb46eaf2-f497-11eb-9bcf-12bb97331649.png

                  5、烧写完成后选择Boot from Configuration Memory Devive去加载FPGA,然后通过外置按键来执行MultiBoot Image LED2 工程里面的IPROG命令去实现跳转。

                  编辑:jq

                  原文标题:Xilinx FPGA的MultiBoot功能介绍和实现

                  文章出处:【微信号:TheAlgorithm,微信公众号:算法与数据结构】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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                  的头像 西西 发表于 10-11 11:07 ? 1710次 阅读

                  FPGA的约束、时序分析的概念详解

                  A 时序约束的概念和基本策略 时序约束主要包括周期约束(FFS到FFS,即触发器到触发器)和偏移约束....
                  的头像 FPGA之家 发表于 10-11 10:23 ? 383次 阅读
                  FPGA的约束、时序分析的概念详解

                  剖析verilog2005的骚操作之对数函数

                  小技巧分享: verilog下取对数其实可用$clog2这个系统函数,和自己找代码里面写入funct....
                  的头像 玩儿转FPGA 发表于 10-09 15:29 ? 325次 阅读
                  剖析verilog2005的骚操作之对数函数

                  国内FPGA市场谁最有机会在未来独领风骚

                  “话说天下大势,分久必合,合久必分。”这句话在商业市场也同样适用。在一个产业的发展过程中,随着产业的....
                  的头像 电子发烧友网 发表于 10-09 09:34 ? 1902次 阅读

                  LMK04821芯片项目代码详解

                  大侠好,阿Q来也,今天是第二次和各位见面,请各位大侠多多关照。今天给各位大侠带来一篇项目开发经验分享....
                  的头像 FPGA技术江湖 发表于 10-08 17:51 ? 359次 阅读
                  LMK04821芯片项目代码详解

                  支持jesd204b协议高速DAC芯片AD9144配置

                  背景 AD9144是一款支持jesd204b协议高速DAC芯片。AD9144-FMC-EBZ是基于A....
                  的头像 OpenFPGA 发表于 10-08 17:40 ? 310次 阅读

                  Intel FPGA系列产品详解

                  概述自从Altera被Intel收购后,似乎放弃了整个中国市场,Altera市场占有率被其他FPGA....
                  的头像 FPGA技术江湖 发表于 10-08 14:35 ? 2085次 阅读
                  Intel FPGA系列产品详解

                  AnDAPT推出面向Xilinx Artix和Kintex FPGA/SoC设备的电源解决方案

                  AnDAPT采用集成、灵活和可编程AmP电源管理IC来支持为Xilinx Kintex和Artix ....
                  发表于 10-08 10:21 ? 1070次 阅读
                  AnDAPT推出面向Xilinx Artix和Kintex FPGA/SoC设备的电源解决方案

                  群雄逐鹿FPGA国内市场,谁将会脱颖而出?

                  全球的FPGA市场这些年来,经过几次大型收购,全球FPGA市场格局已变,几乎不见大型的独立FPGA企....
                  的头像 荷叶塘 发表于 10-06 08:04 ? 2793次 阅读
                  群雄逐鹿FPGA国内市场,谁将会脱颖而出?

                  新时达(STEP)公司选择莱迪思FPGA 实现其最新的伺服电机产品系列

                  莱迪思半导体今日宣布上海新时达电器股份有限公司(STEP)选择莱迪思低功耗FPGA器件为其最新的伺服....
                  发表于 09-30 15:48 ? 963次 阅读

                  FPGA时序约束的概念和基本策略

                  A 时序约束的概念和基本策略 时序约束主要包括周期约束(FFS到FFS,即触发器到触发器)和偏移约束....
                  的头像 FPGA设计论坛 发表于 09-30 15:17 ? 448次 阅读

                  Intel FPGA系列产品介绍

                  概述 自从Altera被Intel收购后,似乎放弃了整个中国市场,Altera市场占有率被其他FPG....
                  的头像 OpenFPGA 发表于 09-30 14:55 ? 525次 阅读
                  Intel FPGA系列产品介绍

                  大规模ASIC或FPGA设计中异步FIFO设计阐述

                  一、概述 在大规模ASIC或FPGA设计中,多时钟系统往往是不可避免的,这样就产生了不同时钟域数据传....
                  的头像 FPGA之家 发表于 09-30 09:57 ? 262次 阅读
                  大规模ASIC或FPGA设计中异步FIFO设计阐述

                  复旦微电子加入第98届中国电子展,引领科技自立自强!

                  复旦微电子集团现已形成安全与识别、智能电表、非挥发存储器、智能电器、可编程器件 FPGA 、互联网创....
                  的头像 西西 发表于 09-29 16:05 ? 3791次 阅读
                  复旦微电子加入第98届中国电子展,引领科技自立自强!

                  DSP的电源和时钟设计

                  DSP的电源和时钟设计(安徽理士电源技术有限公司招工电话)-电子设计工程 2015年3月 基于FPG....
                  发表于 09-29 12:40 ? 45次 阅读
                  DSP的电源和时钟设计

                  惯组电源板检测系统设计

                  惯组电源板检测系统设计(现代电源技术杜少武PDF)-电子设计工程 2015年4月 基于FPGA的惯组....
                  发表于 09-29 12:33 ? 40次 阅读
                  惯组电源板检测系统设计

                  FPGA如何使用RAM分区循环移位法实现解交织器

                  本文分析了卷积交织和解交织的基本原理,然后采用Altera 的FPGA器件,用RAM分区循环移位法来....
                  的头像 FPGA设计论坛 发表于 09-28 17:53 ? 584次 阅读

                  FPGA-DCM使用详解

                  FPGA-DCM使用详解(通信电源技术期刊编辑部电话)-该文档为FPGA-DCM使用详解文档,是一份....
                  发表于 09-28 11:22 ? 49次 阅读
                  FPGA-DCM使用详解

                  利用FPGA控制ADC0809采样电压

                  利用FPGA控制ADC0809采样电压(长城电源技术(山西有限公司)-利用FPGA控制ADC0809....
                  发表于 09-28 11:05 ? 79次 阅读
                  利用FPGA控制ADC0809采样电压

                  采用FPGA协处理器实现算法加速教程

                  当今的设计工程师受到面积、功率和成本的约束,不能采用GHz级的计算机实现嵌入式设计。在嵌入式系统中,....
                  的头像 FPGA设计论坛 发表于 09-28 10:38 ? 482次 阅读
                  采用FPGA协处理器实现算法加速教程

                  ACTEL-FPGA独特的几点优势

                  ACTEL-FPGA独特的几点优势(通讯电源技术刊物联系方式)-该文档为ACTEL-FPGA独特的几....
                  发表于 09-28 09:21 ? 38次 阅读
                  ACTEL-FPGA独特的几点优势

                  TMP411 ±1°C Programmable Remote/Local Digital Out Temperature Sensor

                  TMP411设备是一个带有内置本地温度传感器的远程温度传感器监视器。远程温度传感器,二极管连接的晶体管通常是低成本,NPN或PNP型晶体管或二极管,是微控制器,微处理器或FPGA的组成部分。 远程精度为±1 °C适用于多个设备制造商,无需校准。双线串行接口接受SMBus写字节,读字节,发送字节和接收字节命令,以设置报警阈值和读取温度数据。 TMP411器件中包含的功能包括:串联电阻取消,可编程非理想因子,可编程分辨率,可编程阈值限制,用户定义的偏移寄存器,用于最大精度,最小和最大温度监视器,宽远程温度测量范围(高达150°C),二极管故障检测和温度警报功能。 TMP411器件采用VSSOP-8和SOIC-8封装。 特性 ±1°C远程二极管传感器 ±1°C本地温度传感器 可编程非理想因素 串联电阻取消 警报功能 系统校准的偏移寄存器 与ADT7461和ADM1032兼容的引脚和寄存器 可编程分辨率:9至12位 可编程阈值限...
                  发表于 09-19 16:35 ? 348次 阅读
                  TMP411 ±1°C Programmable Remote/Local Digital Out Temperature Sensor

                  TMP468 具有引脚可编程的总线地址的高精度远程和本地温度传感器

                  TMP468器件是一款使用双线制SMBus或I 2 C兼容接口的多区域高精度低功耗温度传感器。除了本地温度外,还可以同时监控多达八个连接远程二极管的温度区域。聚合系统中的温度测量可通过缩小保护频带提升性能,并且可以降低电路板复杂程度。典型用例为监测服务器和电信设备等复杂系统中不同处理器(如MCU,GPU和FPGA)的温度。该器件将诸如串联电阻抵消,可编程非理想性因子,可编程偏移和可编程温度限值等高级特性完美结合,提供了一套精度和抗扰度更高且稳健耐用的温度监控解决方案。 八个远程通道(以及本地通道)均可独立编程,设定两个在测量位置的相应温度超出对应值时触发的阈值。此外,还可通过可编程迟滞设置避免阈值持续切换。 TMP468器件可提供高测量精度(0.75°C)和测量分辨率(0.0 625°C)。该器件还支持低电压轨(1.7V至3.6V)和通用双线制接口,采用高空间利用率的小型封装(3mm×3mm或1.6mm×1.6mm),可在计算系统中轻松集成。远程结支持-55°C至+ 150°C的温度范围。 特性 8通道远程二极管温度传感器精度:±0.75&...
                  发表于 09-18 16:05 ? 255次 阅读
                  TMP468 具有引脚可编程的总线地址的高精度远程和本地温度传感器
                  欧美美女的白虎