【智多晶FPGA-010】烧写SA5Z系列SoC FPGA逻辑和CPU软件程序程序

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本帖介绍如何在HQFPGA软件中烧录SA5Z系列SoC FPGA器件的逻辑程序，以及烧录含Cortex-M3硬核CPU的软件程序。



对于SA5Z系列FPGA，HQFPGA软件默认生成bit格式的配置文件，位于工程目录下的hq_run文件夹下，该格式文件就像Quartus软件的sof文件，以及Vivado软件的bit文件，可以用来在线烧写到FPGA的sram中运行。不同的是，智多晶的软件提供了直接烧录bit文件到FPGA外置Flash中的功能，从而实现上电自动加载和运行。对于quartus和vivado，要烧录到外部flash则是需要使用经过二次转换的专用文件。

下载bit到FPGA（掉电丢失）
1、打开需要烧录的工程，确保工程已经经过编译生成了bit文件，那么点击菜单栏的下载按钮以打开文件烧录界面，如下图所示。



如果是只有一个需要烧录的bit文件，没有对应工程，或者当前工程有错误无法编译生成bit文件，需要烧录之前编译的结果，则需要仅打开hqv3软件，不打开任何工程，或者关闭已经打开的工程，然后再点击【下载】图标才能打开下载烧录界面。
2、文件类型选择bit
3、点击【打开】按钮以找到本工程对应的bit文件，（注意，HQFPGA软件由Eclipse修改而来，继承了Eclipse总是无法及时更新路径的恶习，选bit/bin文件一定要检查路径是否正确，否则容易对应错文件，找到上一次用过的文件）；
4、点击“检测器件”按钮以检测下载器上连接的芯片型号，对于SA5Z-30系列FPGA，检测到的结果应该为SA30K。对应SA5Z -50系列FPGA，则检测结果应该为SA50K。
5、不勾选【下载到Flash】选项，点击“下载”以将bit文件烧录到FPGA的SRAM中。
6、程序中如果有设计上电复位逻辑，则程序自动复位后正确运行，否则如果是以外部按键作为复位输入，则可能需要按一次复位按键程序才能正常运行。
7、此种方式下载的文件，芯片断电后就丢失了，重新上电无法继续运行。




下载bit到外部FLASH（掉电不丢失）
为了实现程序下载后芯片重新上电后能继续运行我们期望的程序，可以将bit文件烧录到FPGA的外部FLASH中，让芯片重新上电后自动从外部FLASH中加载程序并运行。
1、勾选下载界面的【下载到flash】选项，然后页面会多显示出来几个选项
2、第一个【flash地址】是用来指定将文件烧录到flash芯片中的什么位置的。这个功能主要用在多启动的场景，对于单独程序，按默认的000000地址烧录即可，所以不用修改。
3、第二个【DCLK频率】是用来设置FLASH的读写时钟频率的，这个频率设置在FPGA重新上电后从外部FLASH读取配置数据时依然有效。所以这个频率的高低直接决定了FPGA上电后的程序加载速度和耗费的时间。默认的2.09M是很慢的速度，我们一般可以将频率改为不低于33.42M，这样可以做到1秒以内完成加载和运行。比如这里我们就选33.42M。
4、设置好之后，点击下载，即可将FPGA配置文件烧录到外部FLASH中。
5、烧录完成后，FPGA会自动从外部FLASH中重新读取配置数据并运行。
6、重新上电，FPGA也会自动从外部FLASH中读取配置数据并运行。



烧录bin文件
老版本的hqfpga软件烧录flash时候也是要用bin格式的文件，但是后面软件更新后就可以直接用bit文件烧录了，所以bin文件对于纯fpga逻辑程序来说，意义就不大了，我们就不再介绍使用bin烧录纯fpga逻辑程序的方法。bin格式后面主要用于带CPU软件程序的文件烧录。


制作并烧录含FPGA逻辑程序和Cortex-M3/Co4rtex-M33软件程序的bin文件
1、将FPGA的bit文件转换为bin文件
（1）、点击下载界面左侧的【转换文件】，【文本格式位流文件转换】选项选择.bit to .bin。
（2）、点击【打开】按钮，找到需要转换的bit文件，比如我这里用CPU UART项目的uart.bit。注意检查文件路径，不要找错文件了。
（3）、【DCLK频率】选项选择一个合适的频率，比如这里选择33.42M。【AS】传输模式和【Addr模式】默认即可。
（4）、不勾选【压缩】选项
（5）、点击【生成】按钮即可在1秒内完成bin文件的生成，生成的文件和bit文件位于同一路径下。



可能有用户知道hqfpga软件本身默认就能生成bin文件，那我们这里为啥还要用转换的方式，不用hqfpga软件默认生成的bin文件呢？这个主要是当前hqfpga软件默认生成bin文件的方式，无法设置DCLK的频率，导致上电加载的速度太慢，所以我们才使用手动转换的方式，不排除后续软件会在这一块做优化和设置，但是目前还没有，所以我们只能用手动转换的方法。


2、在MDK中生成CPU运行的程序的bin文件
关于MDK中生成CPU运行程序的bin文件方法此处不做介绍，大家可以看我们使用MDK开发M3/M33 CPU程序的相关章节。这里假设大家已经得到了可以运行的cpu程序的bin文件。


3、将CPU与FPGA的程序bin文件合并为一个文件
为了将CPU的程序文件也烧录进外部FLASH中，让CPU也能从外部flash中加载程序，实现掉电不丢失，我们需要将CPU和FPGA的bin文件先合并为一个文件，再使用烧录软件烧录进外部FLASH中。以下介绍合并文件的具体操作方法。
（1）、点击软件界面左侧的【合并文件】选项
（2）、【二进制格式位流文件转换】项中，下拉选择【FPGA + onchip CM3】，注意，这一项容易漏选，所以这里特做提醒。
（3）、点击【FPGA bin文件】后面的打开按钮，找到前面转换得到的fpga的bin文件。注意检查文件日期确保是最新文件。
（4）、点击【CM3 bin文件】后面的打开按钮，找到在MDK中编译生成的对应工程的bin文件，注意CPU软件程序需要和FPGA工程是对应的，是同一套。
（5）、对于SA50K的芯片，如果有做RAM REMAP，则在下拉框中选择对应的REMAP模式，对于SA30K，则无需关注。
（6）、点击合并按钮，即可在1秒内完成文件的合并。合并后的文件与FPGA bin文件位于同一路径下。文件名为FPGA文件名+CM3文件名的组合。



4、烧录合并的文件到外部FLASH
（1）、点击烧录软件左侧的【海狮/海豹系列FPGA】选项回到默认的下载界面
（2）、文件类型选择【.bin】
（3）、点击【检测器件】按钮以确保硬件连接可靠
（4）、点击【打开】按钮，找到前面合并得到的bin文件。该文件位于和fpga的bin文件同一路径下。
（5）、点击【下载到FLASH】按钮即可将FPGA和CPU的程序文件同时下载进外部FLASH，上电两者都能从FLASH中加载配置文件并正常运行。
（6）、如果仅需下载到RAM中运行，掉电丢失，则可以直接点击【Burst下载到FPGA】按钮。
（7）、下载进FLASH后，可能需要给电路板重新上电。



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