AMD Versal自适应SoC中eMMC烧录/启动调试检查表（下）

本文作者：AMD 工程师 Sowmya Ramakrishnan

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4.eMMC 器件烧录

有多种受支持的方式可用于烧录 eMMC 器件，包括使用 AMD Vivado IDE、使用 AMD Vitis GUI 或使用 U-Boot。

在通过 Vivado 或 Vitis 烧录 eMMC 之前不需要进行分区，分区由该工具在后台完成。

如果希望在烧录之前手动对器件进行分区，可以通过 Linux 来完成。下方提供了一个示例：

https://adaptivesupport.amd.com/s/article/000035921?language=zh_CN#format

Vivado 和 Vitis 使用相同实用工具 (program_flash) 来烧录 eMMC 器件。

a. Vivado IDE

烧录前，建议在 JTAG 模式下从零开始重新上电启动 (0000)。如果无法更改物理启动模式，则可运行《器件烧录/启动调试检查表》中所谈及的 versal_change_boot_mode.tcl 来通过软件强制执行 JTAG 启动模式。在其他启动模式下进行烧录可能导致意外失败，AMD 对此不予支持。

器件烧录/启动调试检查表:

https://adaptivesupport.amd.com/s/article/000033254?language=zh_CN#CheckDeviceStatus

如需了解在 Vivado 中烧录闪存器件的详细步骤，请参阅 UG908 中的“烧录配置存储器器件”部分。

UG908:

https://docs.amd.com/r/en-US/ug908-vivado-programming-debugging/Programming-Configuration-Memory-Devices

要观察烧录过程和详细日志，请从 Shell 或命令提示符打开 Vivado(在 Windows 中 -> CMD -> 导航到 Vivado 安装文件夹 -> 启动二进制文件)。Vivado 使用迷你 U-Boot 来烧录闪存器件，U-Boot 日志会显示在命令提示符窗口中。

Vivado 硬件管理器 GUI 用于添加和烧录闪存器件，以及检查启动后目标器件的状态。

打开 Vivado 硬件管理器并连接到 AMD Versal 自适应 SoC 器件。

添加 eMMC 是对其进行烧录的第一步。通过右键单击 Versal 器件并选择“Add Configuration Memory Device”(添加配置存储器器件)来完成此操作。

选中 eMMC 闪存，该配置存储器器件现已添加到硬件目标。要继续操作，Vivado 器件管理器会发出如下提示，询问您现在是否要对配置存储器器件进行烧录：“Do you want to program the configuration memory device now?”。单击“OK”(确定)以继续。

“Files to load”(要加载的文件)：此处添加启动镜像。这些启动镜像可以使用 Vivado 或 Bootgen/Vitis(如果添加软件分区)来创建。

如果文件名不是推荐的“boot.bin”，Vivado 会发出警告。

要配置系统，就需要“Initialization PDI”(初始化 PDI)，随后该工具才能访问并烧录闪存。它等同于 AMD Zynq 7000 和 MPSoC 流程中的 FSBL.elf。建议使用小尺寸的简单 PDI。用户可以使用来自 Vivado 的 PDI(无需 Vitis 添加的额外组件)作为初始化 PDI。

“Erase”(擦除)：擦除配置存储器器件的内容。

“Blank Check”(空白检查)：检查配置存储器器件，确保烧录前器件中不含数据。

“Program”(烧录)：使用所选器件镜像对配置存储器器件进行烧录。

“Verify”(验证)：验证配置存储器器件内容与所选器件镜像是否匹配。

单击“OK”即可在配置存储器器件上启动选择操作。

使用 Vivado 烧录闪存时如果遇到错误该怎么办?

发生错误时，有 3 种日志有助于调试。

(1)来自 Vivado Tcl 控制台的 log 日志

以下是由于在 RAW Boot 分区中加载大于 2MB 的文件而导致烧录失败的示例。

(2) U-Boot log 日志

(3)该日志来自于初始化 PDI 中的 PLM

闪存烧录期间，首先运行初始化 PDI。此 PDI 须正确执行。如需了解如何收集此日志，请参阅《器件烧录/启动调试检查表》中的描述。

器件烧录/启动调试检查表:

https://adaptivesupport.amd.com/s/article/000033254?language=zh_CN#LoadingPDI

b. Vitis GUI

使用 Vitis GUI 烧录 eMMC 闪存与上述 Vivado 方法十分相似。同样建议使用 JTAG 模式执行烧录。同样需要指定 2 个 PDI 文件，分别在“Image File”(图像文件)和“Init File”(初始化文件)中指定这些文件，如下所示。如需了解更多详细信息，请参阅 UG1400 的“闪存烧录”部分。

UG1400 :

https://docs.amd.com/r/en-US/ug1400-vitis-embedded/Programming-Flash

打开 Vitis 工作空间

导航到“Vitis -> Program Flash”(Vitis > 闪存烧录)

“Image File”(镜像文件)：这是启动镜像。

“Partition Type”(分区类型)：选择 fat32、raw-boot-1、raw-boot-2 或 raw-user。

“Init File”(初始化文件)：提供初始化文件路径。

“Blank check after erase”(擦除后执行空白检查)：该选项将通过执行空白检查来验证是否已正确完成擦除操作。它会读回内容并检查已擦除区域是否为空白。

“Verify after Flash”(烧录后验证)：验证操作会与闪存烧录操作进行交叉检查。该选项会读回闪存内容，并与烧录后的数据进行交叉检查。

单击“Program”(烧录)并在“Output”(输出)部分中观察日志。

以下是烧录 eMMC 的 FAT32 分区的示例。

使用 Vitis 烧录闪存期间如果遇到错误该怎么办?

应收集以下信息：

迷你 U-Boot log 日志 - Vitis 将自动在控制台上显示 U-Boot 日志。

PLM log 日志。如需了解如何收集此日志，请参阅《器件烧录/启动调试检查表》中的描述。

重要：截至目前，2023.2 Vitis 仅支持将 eMMC 分区 0 烧录为 FAT32 或 RAW-User。无法使用 Vitis 烧录 RAW Boot 分区 1 和 2。(如果在 GUI 中选择了 Boot 分区 1 或 Boot 分区 2，工具会自动切换到 RAW-User)。此问题正在调查中，因此建议使用 Vivado 或 U-Boot 来烧录 eMMC RAW Boot 分区 1 和 2。

c. U-Boot

U-Boot 也可用于烧录 eMMC。启动进入 U-Boot 后，用户可以使用多条 U-Boot 命令来烧录器件。这些命令包括 mmc part、mmc erase、mmc write、fatwrite 等。下方提供了一些常见示例。

https://adaptivesupport.amd.com/s/article/000035921?language=zh_CN#commands

启动进入 U-Boot。如果采用 AMD 参考板，那么您可使用下方针对您的工具版本提供的预构建镜像。如果采用定制开发板，那么您需要构建镜像。建议使用 PetaLinux 工具来生成镜像。UG1144 包含有关如何生成此处使用的 BOOT.BIN 文件的详细步骤。

https://xilinx-wiki.atlassian.net/wiki/spaces/A/pages/18842316/Linux+Prebuilt+Images

UG1144：

https://docs.amd.com/r/en-US/ug1144-petalinux-tools-reference-guide/Setting-Up-Your-Environment

请确保器件采用的是 JTAG 启动模式。如果无法更改物理启动模式，则可运行《器件烧录/启动调试检查表》中所谈及的 versal_change_boot_mode.tcl 来通过软件强制执行 JTAG 启动模式。

器件烧录/启动调试检查表：

https://adaptivesupport.amd.com/s/article/000033254?language=zh_CN#CheckDeviceStatus

连接到终端中的器件 PS COM 端口。在 XSCT 中，导航到正确的目录，并执行以下命令：

xsct% device program BOOT.BIN

您应可在 UART 控制台终端中看到器件启动进入 U-Boot。

下面显示了在 eMMC 器件的 RAW Boot 分区 1 中烧录启动镜像的示例。

在 XSCT 终端上，使用以下命令将启动镜像写入 DDR：

xsct% targets -set -nocase -filter {name =~ "Versal *"}xsct% dow -data -force BOOT.bin 0x70000000

在 U-Boot 提示符处，执行以下命令：

mmc info - 显示 eMMC 器件信息

part list mmc 0 - 列出 eMMC 器件 0 中的现有分区

mmc dev 0 0 - 选择要切换到并对其进行操作的 mmc 器件。在此例中，已选中 mmc 器件 0 和分区 0

mmc erase 0 0x4000 - 擦除 RAW user 分区中的扇区

mmc dev 0 1 - 已选中 mmc 器件 0 和分区 1

mmc erase 0 0x4000 - 擦除 RAW Boot 分区 1 中的扇区

mmc write 70000000 0 - 将指定扇区从 DRAM 写入 mmc

mmc dev 0 2 - 已选中 mmc 器件 0 和分区 2

mmc erase 0 0x4000 - 擦除 RAW Boot 分区 2 中的扇区

将启动模式切换至 eMMC 并通过给开发板掉电并重新上电或者发出 POR 来复位系统。以下提供了将启动模式更改为 eMMC 的脚本。它对 versal_change_boot_mode.tcl 作了些许修改。

5.以 eMMC 模式启动

此时，闪存烧录已经过调试，您可以相信闪存已烧录完成并且已准备好启动。

首先，将启动模式切换至 eMMC (0110)。建议更改物理 MODE 管脚。您也可以使用以下脚本来将启动模式强制更改为 eMMC。

随后，您可给系统上电，这样 Versal 器件将尝试从 eMMC 启动。

启动期间如果遇到错误该怎么办?

提交技术支持 case 时，请提供以下信息，这些信息至关重要：

错误状态日志。可在 Vivado 硬件管理器或 XSCT 中收集这些日志。

JTAG 状态日志。可在 Vivado 硬件管理器或 XSCT 中收集这些日志。

PLM 日志。此日志可从 UART 控制台或 XSCT 中收集，欲知详情，请参阅《器件烧录/启动调试检查表》中的描述。

请参阅《器件烧录/启动调试检查表》以获取错误状态日志和 JTAG 状态日志的两种收集方法的示例。

器件烧录/启动调试检查表:

https://adaptivesupport.amd.com/s/article/000033254?language=zh_CN#CheckDeviceStatus

如需了解有关 JTAG_STATUS 寄存器和 ERROR_STATUS 寄存器的详细信息，请参阅 AM011 的“测试和调试”章节。

AM011:

https://docs.amd.com/r/en-US/am011-versal-acap-trm/Test-and-Debug?tocId=S1ymOrXeGoLR023M1PAtYw

识别启动失败时所处的阶段非常重要。是 BootROM 执行失败?还是 PLM 执行失败?

请参阅“启动错误示例”部分，获取 BootROM/PLM 错误示例和解码策略。

https://adaptivesupport.amd.com/s/article/000035928?language=zh_CN#error

如果您当前使用的是 AMD 参考板，运行下方提供的预构建镜像可能会有所帮助。

https://xilinx-wiki.atlassian.net/wiki/spaces/A/pages/18842316/Linux+Prebuilt+Images

如果怀疑启动镜像中的任意分区损坏，那么对可疑分区添加校验和可能会有所帮助。

下方提供了 eMMC 启动期间常见的 BootROM 和 PLM 错误的参考资料 。

https://adaptivesupport.amd.com/s/article/000035921?language=zh_CN#error

6.启动错误示例

BootROM 和 PLM 错误的示例及其解码方法：

BootROM 错误

请参阅 AM011 中的“BootROM 错误代码表”参考资料来进行错误解码。

AM011：

https://docs.amd.com/r/en-US/am011-versal-acap-trm/BootROM-Error-Code-Table

场景 1：未连接 eMMC 启动模块，以 eMMC 模式启动。

Vivado 硬件管理器寄存器列表：

在此 BootROM 故障示例中，BOOTROM FIRST ERROR 是十六进制 0x22b。

请参阅该表格，发生的错误如下。

BootROM 错误可能与硬件问题(如电源)有关。请务必遵循上述步骤中的所有要求以及PDM 工具中的建议来进行操作。

PDM 工具：

https://www.amd.com/zh-cn/products/software/adaptive-socs-and-fpgas/power-design-manager.html

场景 2：闪存烧录操作中途中止，从 eMMC 启动

PLM 错误

XXXX - 重大错误代码 - xplmi_status.h 中定义的 PLM/LOADER/XPLMI 错误代码。

场景 3：eMMC 闪存中未烧录任何镜像。

UART 控制台：

在以上 PLM 错误示例中，PLM MAJOR ERROR 是十六进制 0x31D。请参阅代码，发生的错误如下。

如果遇到 PLM 错误，通常表示硬件正常。如果您使用 PetaLinux 来开发嵌入式操作系统组件，并且错误发生在 ATF、U-Boot 或 Linux 中，那么最好调查一下 PetaLinux 组件，可能会有所帮助。如需了解更多信息，请参阅 UG1144。

7.结论

本篇博文中提供的指导信息演示了一种全面的方法用于理解、配置 Versal 中的 eMMC 烧录/启动流程并对其进行故障排除。