MAXREFDES43# ZedBoard 快速入門指南

一、引言

今天和大家分享的是 Maxim Integrated 的 MAXREFDES43# 與 ZedBoard 開(kāi)發(fā)套件的相關(guān)內(nèi)容。這個(gè)組合在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，無(wú)論是初學(xué)者還是有經(jīng)驗(yàn)的工程師，都能從中學(xué)到很多實(shí)用的知識(shí)和技巧。下面我將詳細(xì)介紹使用 MAXREFDES43# 與 ZedBoard 開(kāi)發(fā)套件所需的設(shè)備、軟件下載方法以及具體的操作步驟。

文件下載：MAXREFDES43#.pdf

二、所需設(shè)備

硬件設(shè)備

1. MAXREFDES43# 開(kāi)發(fā)板：這是整個(gè)系統(tǒng)的核心組件之一。
2. ZedBoard? 開(kāi)發(fā)套件：為系統(tǒng)提供了基礎(chǔ)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)。

   運(yùn)行環(huán)境

   從 SD 卡運(yùn)行二進(jìn)制文件

3. 主機(jī) PC：需要安裝 Windows? 操作系統(tǒng)，并安裝終端軟件（如 HyperTerminal），同時(shí)具備兩個(gè) USB 端口。
4. CP2104 設(shè)備驅(qū)動(dòng)：即 Silicon Labs USB - UART 驅(qū)動(dòng)。
5. 4GB FAT32 格式化的 SD 卡：用于存儲(chǔ)系統(tǒng)運(yùn)行所需的文件。

   從 Xilinx? SDK 運(yùn)行軟件

6. PC：安裝 Windows 操作系統(tǒng)，且安裝 Xilinx SDK 版本 14.4，同樣需要兩個(gè) USB 端口。
7. Xilinx EDK/SDK 許可證：免費(fèi)的 WebPACK? 許可證即可。

三、系統(tǒng)概述

MAXREFDES43# 軟件可以通過(guò)兩種方式下載到 ZedBoard 上：

從 SD 卡啟動(dòng)

這是最簡(jiǎn)單的方法。只需將包含必要的 CPU 引導(dǎo)加載程序、FPGA 比特流和 MAXREFDES43# 可執(zhí)行文件的二進(jìn)制文件存儲(chǔ)在 SD 卡中，然后從 SD 卡啟動(dòng) ZedBoard 即可。這種方式在本文的第 3 節(jié)會(huì)詳細(xì)介紹。

使用 Xilinx SDK 下載

這種方式更加靈活，允許對(duì)源代碼進(jìn)行修改。具體步驟將在本文的第 4 節(jié)詳細(xì)說(shuō)明。

四、從 SD 卡啟動(dòng)步驟

1. 下載文件

從 MAXREFDES43# 頁(yè)面下載最新的 BOOT.BIN 文件。

2. 準(zhǔn)備 SD 卡

獲取一個(gè) 4GB 的 FAT32 格式化的 SD 卡，例如 ZedBoard 附帶的 SD 卡。

3. 復(fù)制文件

將 BOOT.BIN 文件復(fù)制到 SD 卡中。在 Windows PC 上操作時(shí)，可能需要使用 USB - SD 適配器和 micro - SD 到 SD 適配器。

4. 清理 SD 卡

確保 micro - SD 卡上只有 BOOT.BIN 文件。如果使用的是 Avnet 提供的 SD 卡，它預(yù)裝了 Linux 測(cè)試映像，需要將其移除。

5. 插入 SD 卡

將 SD 卡從主機(jī) PC 中取出，確保 ZedBoard 已關(guān)閉電源，然后將 SD 卡插入 ZedBoard。

6. 配置跳線

將 ZedBoard 的啟動(dòng)源跳線配置為從 SD 卡啟動(dòng)。

7. 連接開(kāi)發(fā)板

將 MAXREFDES43# 參考板插入 JA1 連接器，注意方向，使 MAXREFDES43# 板的元件面與 ZedBoard 的元件面相對(duì)，并且 MAXREFDES43# 必須插入 Pmod 連接器的頂行。

8. 連接電源和接口

通過(guò) UART 連接器 J14 和編程連接器 J17 連接到 PC（也可以連接 JTAG 連接器）。將 12V 電源連接到桶形插孔 J20，將 SW8 撥到 On 位置，為 ZedBoard 開(kāi)發(fā)套件供電。如果 BOOT.BIN 文件成功加載，紅色 LED（LD0 - LD7）應(yīng)該開(kāi)始閃爍，表明 MAXREFDES43 軟件正在運(yùn)行。

9. 打開(kāi)終端程序

在 PC 上打開(kāi) HyperTerminal 或類似的終端程序，選擇串行連接，找到合適的 COM 端口（通常是較高編號(hào)的端口），并將連接配置為 115200，n，8，1，none（流控制）。

10. 顯示菜單

按下數(shù)字“0”鍵顯示 MAXREFDES43# 演示菜單。

11. 返回主菜單

按下數(shù)字“9”鍵返回 MAXREFDES43# 主菜單。

五、從 Xilinx SDK 下載演示步驟

1. 連接開(kāi)發(fā)板

將 MAXREFDES43# 板連接到 ZedBoard 開(kāi)發(fā)套件的 JA1 端口，確保連接器對(duì)齊，MAXREFDES43# 的 6 針 Pmod 連接器連接到 ZedBoard Pmod 連接器的頂行。

2. 下載文件

從 MAXREFDES43# 頁(yè)面下載最新的 RD43V02_70.ZIP 文件。

3. 解壓文件

將 RD43V02_70.ZIP 文件解壓到 PC 上的一個(gè)目錄中。需要注意的是，解壓路徑的總長(zhǎng)度不能超過(guò) 250 個(gè)字符，且路徑中不能包含空格。

4. 打開(kāi) Xilinx SDK

從 Windows 開(kāi)始菜單中打開(kāi) Xilinx Software Development Kit（SDK），該設(shè)計(jì)需要 Xilinx EDK/SDK 版本 14.4。

5. 下載比特流

下載比特流（top_mem.bit）文件到開(kāi)發(fā)板。這個(gè)比特流包含了帶有主密鑰的 FPGA 硬件設(shè)計(jì)和軟件引導(dǎo)加載程序。

6. 打開(kāi)終端程序

打開(kāi)一個(gè)終端程序，用于與 FPGA 板進(jìn)行通信。

7. 下載并運(yùn)行可執(zhí)行文件

使用 Xilinx SDK 下載并在 ARM? Cortex? - A9 上運(yùn)行可執(zhí)行文件（.ELF）。

六、包含文件說(shuō)明

硬件設(shè)計(jì)的頂層是一個(gè)適用于 Xilinx ISE 版本 14.4 的 Xilinx ISE? Project Navigator 項(xiàng)目（.XISE）。C 代碼設(shè)計(jì)實(shí)例化了 Zynq? ARM 核心、運(yùn)行 Zynq ARM 核心所需的支持硬件以及與 Pmod 端口接口的外設(shè)。這作為一個(gè) Xilinx 軟件開(kāi)發(fā)套件（SDK）項(xiàng)目提供，其中包括一個(gè)演示軟件應(yīng)用程序，用于評(píng)估 MAXREFDES43# 子系統(tǒng)參考設(shè)計(jì)。較低級(jí)別的 C 代碼驅(qū)動(dòng)程序例程可以移植到用戶自己的軟件項(xiàng)目中。

七、詳細(xì)操作流程

1. 硬件連接

將 MAXREFDES43# 板連接到 ZedBoard 開(kāi)發(fā)套件的 JA1 端口，其他 Pmod 端口（JB1，JC1，JD1）可以稍后啟用。確保 J3 的 2 號(hào)和 3 號(hào)引腳以及 J4 的 2 號(hào)和 3 號(hào)引腳之間連接跳線。通過(guò) UART 連接器 J14 和編程連接器 J17（也可以連接 JTAG 連接器）將 ZedBoard 連接到 PC，將 12V 電源連接到桶形插孔 J20，將 SW8 撥到 On 位置為 ZedBoard 開(kāi)發(fā)套件供電。MAXREFDES43# 板完全由 ZedBoard 開(kāi)發(fā)套件供電，無(wú)需外部電源。

2. 下載文件

從 www.maximintegrated.com/MAXREFDES43 下載最新的 RD43V02_70.ZIP 文件，所有可下載的文件都在 DESIGN RESOURCES 選項(xiàng)卡下。

3. 解壓文件

將 RD43V02_70.ZIP 文件解壓到 PC 上的一個(gè)目錄中，注意路徑長(zhǎng)度和空格問(wèn)題。

4. 打開(kāi) SDK

從 Windows 開(kāi)始菜單中打開(kāi) Xilinx Software Development Kit（SDK），按照提示選擇工作區(qū)目錄。

5. 檢查項(xiàng)目組件

檢查 SDK 項(xiàng)目資源管理器中是否包含四個(gè)組件，如果缺少則通過(guò)導(dǎo)入現(xiàn)有項(xiàng)目的方式添加。

6. 下載比特流

點(diǎn)擊 Program FPGA 圖標(biāo)，選擇 zynq1_hw_platform，選擇 bitstream 文件（top_mem.bit）和 BMM 文件（edkBmmFile.bmm），然后點(diǎn)擊 Program 開(kāi)始下載。

7. 設(shè)置終端程序

在加載 FPGA 上的可執(zhí)行固件文件之前，需要在 PC 上運(yùn)行終端程序。確保 PC 安裝了適當(dāng)?shù)?Windows 驅(qū)動(dòng)程序，選擇合適的終端程序（如 Tera Term 或 HyperTerminal），并將通信設(shè)置為 921,600 波特率、8 位數(shù)據(jù)位、無(wú)校驗(yàn)位、1 位停止位和無(wú)流控制。

8. 下載并運(yùn)行可執(zhí)行文件

在 maximPMOD 項(xiàng)目上右鍵點(diǎn)擊，選擇 Run As -> Run Configurations…，選擇 maximPMOD.elf 文件和 ps7_init.tcl 文件，然后點(diǎn)擊 Run 運(yùn)行程序。

八、附錄內(nèi)容

附錄 A：項(xiàng)目結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵文件名

文檔中對(duì)項(xiàng)目結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵文件名進(jìn)行了說(shuō)明，方便開(kāi)發(fā)者了解項(xiàng)目的組織和文件的用途。

附錄 B：重要代碼片段

提供的“C”代碼在安全性方面存在一些不足，如未將認(rèn)證代碼放置在 TrustZone 或可引導(dǎo)區(qū)域以防止黑客干預(yù)。更多詳細(xì)信息可參考 Xilinx 的 UG1019 文檔。

附錄 C：預(yù)安裝主密鑰到比特流

介紹了如何將新的主密鑰合并到設(shè)計(jì)比特流中。通過(guò)使用 Xilinx 命令行工具 data2mem 將 test.mem 文件與 top.bit 文件合并，生成新的比特流 top_mem.bit。在下載設(shè)計(jì)的新比特流時(shí)，要使用新的 top_mem.bit 文件。

九、總結(jié)

通過(guò)本文的介紹，相信大家對(duì) MAXREFDES43# 與 ZedBoard 開(kāi)發(fā)套件的使用有了更深入的了解。無(wú)論是從 SD 卡啟動(dòng)還是使用 Xilinx SDK 下載，都有詳細(xì)的步驟和說(shuō)明。在實(shí)際操作過(guò)程中，大家可能會(huì)遇到各種問(wèn)題，歡迎在評(píng)論區(qū)交流討論。希望本文能對(duì)大家的電子設(shè)計(jì)工作有所幫助。