II在Microblaze上的移植与使用专题(续3)
六、扩展nor flash
赛灵思的spartan-3e starter kit开发板板上载有intel的16 mbyte (128 mbit) 并行nor flash，flash的型号为28f128j3，详细地data sheet网上可以找到来参考。在edk的硬件上我们使用xilinx的xps multi-channel external memory controller（xps mch emc）接口ip来连接flash。 如果我们用bsb建立工程的话，选择了spartan-3e starter kit开发板后在下面的步骤里直接钩选flash就可以了，这样比较方便。如果是在已有工程的ip catalog里添加ip，还必须指定引脚的连接情况和pad位置，具体的pad位置参考赛灵思的文档ug230：spartan-3e fpga starter kit board user guide的第11章。在xps界面左边的project栏下面的project file的ucf文件内指定管脚，稍为麻烦一下，推荐由第一种方法直接通过bsb建立工程。具体ip核的使用请参考赛灵思文档：xps multi-channel external memory controller product specification.pdf。
赛灵思的spartan-3e starter kit开发板上的xc3s500e fpga支持bpi（byte peripheral interface）配置模式。要实现bpi方式配置，首先要对spartan-3e starter kit开发板j30进行跳线，具体可以参考赛灵思文档ug230：spartan-3e fpga starter kit board user guide第89页的表11-4。选用bpi up（bpi down）模式，fpga配置数据应该放在flash的低（高）地址空间，这里注意下28f128j3 flash有×8（数据总线宽度为8位，这时数据总线高8位没有用，数据放在总线低8位）和×16（数据总线宽度为16位）两种工作模式。配置时应工作在×8模式，配置完成后，我们把它设置为×16模式，这是通过flash的byte#引脚选择，byte#引脚为低电平时为选择×8工作模式，为高电平时为选择×16工作模式。byte#引脚是连接到fpga的ldc2（c17）脚位。配置比特流文件首先通过impct工具转换成mcs文件，具体步骤为：选择prepare a prom file后按next，选择generic parallel prom和mcs文件格式，指定生成文件的名字和保存位置按next，在按next后进入选择prom器件界面，选择prom大小为16m和create bpi-mode prom后按next选择要转换的bit文件就可以了。然后我们可以通过赛灵思的picoblaze nor flash programmer（）下载到flash中，当然我们也可以自己用microblaze处理器编写一个烧写flash的工程来下载mcs文件到flash，但都不如直接使用来的方便，有兴趣的朋友也可以研究或修改picoblaze nor flash programmer工程，里面有picoblaze的汇编源程序。
介绍下microblaze工程编译后的目标代码段的组成：
.text: 存放指令代码。
.rodata: 存放只读的变量。
.data：存放带初始值的全局与静态变量
.sdata:：存放小的带初始值的全局与静态变量
.sdata2: 存放小的带初始值的全局与静态变量
.bss: 存放无初始值的全局与静态变量
.sbss: 存放小的无初始值的全局与静态变量
.sbss2: 存放小的带初始值的全局与静态变量
我们准备在nor flash上面直接执行程序，所以要把只读的段（包括.text、.rodata、.sdata2、.sbss2）定义到flash地址空间，把其它的段都定义到fpga片内的bram。
下面以一个实际例子来介绍具体步骤：
1．首先按上节的步骤建立一个xps工程和应用程序，在bsp阶段的外设选择时把flash加上，这时系统自动添加了xps mch emc接口ip。
2．我们先把所有段还是放在bram内，编译下载后可以看到led在跑流水灯。
3．配置xps mch emc接口ip用plb连接到microblaze处理器，无mch通道，其它为默认。
4．点击xps界面左边的工程名，在右键弹出菜单里选择generate linker script，在弹出对话框中可以选择段的存放空间，把只读的段.text、.rodata、.sdata2、.sbss2选择到flash_c_mem0_baseaddr, 其它段选择到ilmb_cntlr_dlmb_ cntlr，然后重新编译工程，产生可执行的链接文件（elf文件）。
5．把第4步生成的executable.elf拷到工程目录，然后在xps界面选择project → launch edk shell，在命令行输入下面命令：
mb-objcopy \
--set-section-flags .text=alloc,readonly,code \
--set-section-flags .init=alloc,readonly,code \
--set-section-flags .fini=alloc,readonly,code \
--set-section-flags .text=alloc,readonly,code \
--set-section-flags .rodata=alloc \
--set-section-flags .sdata=contents \
--set-section-flags .sbbs=contents executable.elf volatile.elf
这可以把在bram中的内容存储volatile.elf文件。
再在命令行输入下面命令：
mb-objcopy –o binary -j .text –j .fini –j .init –j rodata –j sdata2 –j .sbss2 executable.elf flash.bin
这可以把在flash中的内容存储flash.bin文件。
6.把flash.bin文件烧到flash中，这可以通过上面的picoblaze nor flash programmer工程用串口下载，也可以用xps界面选择device configuration → program flash memory下载, 注意不用xps生成bootload。
7．把第五步生成的volatile.elf改名为executable.elf覆盖第4步生成的executable.elf文件。
然后用xps界面选择device configuration → updata bitstream和device configuration → download bitstream把bram中的内容与fpga配置数据下载到fpga。
现在又可以看到led在跑流水灯了，但明显可以看到速度要慢多了，说明程序是在nor flash上执行的。如果速度要求不高的话，扩展一块nor flash来存储代码与数据已经足够了，否则我们需要再扩展一块ram，把代码与数据存储在ram上速度比较快，同时需要一个bootlaod工程用作上电时实现把代码与数据从flash上搬移到ram的功能。
最后提一下，如果bram的内容与fpga配置数据要存储到flash上供上电时用bpi方式下载，要注意存储配置数据的地址空间和应用程序的地址空间不能重叠，一个简单的方法是选用bpi down模式，把配置数据放在flash最后面的空间，当然我们也可以用分页的方法解决。
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介绍下microblaze工程编译后的目标代码段的组成：
.text: 存放指令代码。
.rodata: 存放只读的变量。
.data：存放带初始值的全局与静态变量
.sdata:：存放小的带初始值的全局与静态变量
.sdata2: 存放小的带初始值的全局与静态变量
.bss: 存放无初始值的全局与静态变量
.sbss: 存放小的无初始值的全局与静态变量
.sbss2: 存放小的带初始值的全局与静态变量
我们准备在nor flash上面直接执行程序，所以要把只读的段（包括.text、.rodata、.sdata2、.sbss2）定义到flash地址空间，把其它的段都定义到fpga片内的bram。
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1．首先按上节的步骤建立一个xps工程和应用程序，在bsp阶段的外设选择时把flash加上，这时系统自动添加了xps mch emc接口ip。
2．我们先把所有段还是放在bram内，编译下载后可以看到led在跑流水灯。
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4．点击xps界面左边的工程名，在右键弹出菜单里选择generate linker script，在弹出对话框中可以选择段的存放空间，把只读的段.text、.rodata、.sdata2、.sbss2选择到flash_c_mem0_baseaddr, 其它段选择到ilmb_cntlr_dlmb_ cntlr，然后重新编译工程，产生可执行的链接文件（elf文件）。
5．把第4步生成的executable.elf拷到工程目录，然后在xps界面选择project → launch edk shell，在命令行输入下面命令：
mb-objcopy \
--set-section-flags .text=alloc,readonly,code \
--set-section-flags .init=alloc,readonly,code \
--set-section-flags .fini=alloc,readonly,code \
--set-section-flags .text=alloc,readonly,code \
--set-section-flags .rodata=alloc \
--set-section-flags .sdata=contents \
--set-section-flags .sbbs=contents executable.elf volatile.elf
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