记一次ZYNQ板卡无法启动问题的调试过程

1.现象

板卡上电无法从QSPI启动，板卡为调试板卡，没有复位系统，QSPI FLASH中已经烧写boot.bin,要成功启动，分为下面四个阶段，首先bootrom上电后会根据boot mode(由配置MIO的管脚电平组合决定，即跳线帽)，从对应的启动介质中读取镜像，读取开始的时候会先读取头部信息，如果成功则才会load启动代码，将fsbl读到ocm运行，然后由fsbl去启动uboot。

2.调试过程

2.1启动跳线帽问题

       查看启动跳线帽的设置，发现已经打到QSPI处，多次启动没有输出后，修改fsbl的debug info，将调试信息加上，利用jtag对fabl进行调试，此时发现一个现象：

       Jtag时常会起不来，跳线帽打的是jtag启动模式还是QSPI模式，都有可能jtag起不来，jtag起不来的时候，串口会输出一行“ZYNQ XLINX”，如果串口不输出，则有很大概率起来。在jtag起来后，单步fsbl，发现每次读到打boot_mode不一样，即：硬件跳线帽不改，软件不改，启动的boot mode也不确定。

       结论：boot mode处的硬件关键状态不确定，导致boot mode不定

       解决方法：硬件工程师去掉两个电阻，boot mode确定。

2.2 u-boot的有效性验证

       利用sdk直接将生成的u-boot.elf镜像down到内存，可以拉起来，并且uboot对板卡的串口网络初始化均为成功，可以使用u-boot操作qspi flash，可以tftp下载reworks。

       结论：u-boot可以启动，能够引导reworks，可用

 

2.3 FSBL的有效性验证

       将fsbl通过jtag down到内存，运行后发现串口uboot启动，说明fsbl加载到内存后，可以正常运行，重新启动，load fsbl，单步跟踪，发现fsbl执行以下操作：

       Ps7_init

       Cache初始化

       初始化异常处理函数

       初始化并检测DDR

       初始化PCAP

       读取boot mode寄存器

       初始化QSPI

       检测是否是线性模式（是）

       搬运image

       启动

       用示波器连接QSPI的CS管脚，因为要从QSPI读取数据，需要选中QSPI，在fsbl运行后，CS片选信号明显被拉低一段时间并保持，该段时间uboot被从qspi flash读出来并且运行。

       结论：FSBL能够从QSPI搬运启动镜像，可用

2.3 BOOT.BIN烧写验证

       BOOT.BIN在制作的时候，会有特定的头供bootrom去读取，将我们烧写到qspi的0地址的头读出来与相似板卡的头部信息对比，发现头部信息完好，除了标志镜像大小的字段不一样，其余均为一致，且该字段为sdk在打包boot.bin的时候生成。将该boot.bin烧写到zedboard，发现可以从zedboard启动，头部同步字与烧写到z7045板卡一致。

       结论：boot.bin的header 同步字完好

2.4 bootrom启动验证

       fsbl是否被BootROM正常加载到OCM里面了，如果正常加载到了OCM里面，那就是fsbl执行阶段的问题，如果没有正常加载到OCM里面，那就是BootROM执行阶段的问题。如果fsbl正常加载了，那OCM里面的数据不会是空的，它里面会是BootROM读取进来的代码和数据，就像下面这样：

如果没有被BootROM正常加载，那上面的数据就是全0，在Z7045板卡上，读到的全部为0，说明fsbl根本还没有被加载，在bootrom阶段就出问题了，我将两个不同的板卡的boot.bin烧写到qspi flash里面，发现虽然串口没有输出，没有起来，但是我用jtag跟进去看到ocm里面是有数据的，也就是正常情况下，bootrom是可以将qspi里面的镜像读到ocm中的。

有个记录复位原因的寄存器REBOOT_STATUS，它的低16位获取到本次启动失败的原因：

通过mrd命令将该寄存器的值读出来：

       发现是0x2000,查看手册：

       这句话就是说bootrom在读取qspi flash的时候出错了。

3.结论

       在bootrom到qspi这段没有信号或者信号不明确。

4.解决方案

       1.查看原理图和PCB图，与参考设计中bank的电压，上拉下拉的电阻阻值对比，当前是否正确合适，更换电阻等元器件。

       2.更换qspi flash,建议更换型号为与参考设计一致的型号。

2018-08-08更新

问题描述：

关于zynq boot的问题，描述如下：

芯片型号：z7045

1.zynq启动顺序为bootrom->fsbl->uboot，现在我制作了一个fsbl和一个uboot,fsbl以及对应的BSP是根据vivado导出的hw_platform生成的，fsbl用jtag下载可以运行，并且可以读到qspi flash的镜像进行加载，uboot同样可以顺利用jtag拉起来运行，操作qspi flash以及tftp网络加载。

2.但是将制作的boot.bin烧写到qspi后，无法自启动。bootrom在上电后，会根据mio的配置管教去对应的介质引导，这时候会将数据读到ocm中进行加载，我在自启动失败后，用jtag attach上去后，发现ocm数据为空，也就是qspi中的引导镜像根本都不会被读到cpu去运行。

3.利用jtag查看错误状态寄存器，发现返回的错误指示bootrom读到了错误的hreader信息。于是，我将烧写到qspi的镜像头部全部读出来看了下，发现与完好可以启动的头部信息除了镜像大小的位不一样，其余都一样，并且与手册对比，发现无误。

4.由于上电bootrom在操作qspi的时候，必然会将片选信号拉低，我用示波器捕捉，发现可以顺利启动的zynq开发板，上电cs管脚是高电平，随后拉低保持一段时间，这段时间恰好是读取qspi的时候，读完又会被拉高。但是该板卡，上电后，只有一个很短暂的下降脉冲，其余一直为高电平。

5.该板卡的电路设计参考zedboard，一开始的时候启动配置的mio管脚电平不稳定，去掉了两个电阻后，boot mode才确定，现在查看电路，下拉电阻的阻值和参考设计相差1K，总值为21K。

6.该板卡配置的bank电压为bank0 2.5v，qspi在vivado中的配置MIO confiiguration为single SS-4bit IO,且没有配置feed backCLK。

7.将制作的改办卡的boot.bin烧写到zedboard上，能够启动；

 

最终问题确认：

上电瞬间flash的管脚信号非常不稳定，怀疑flash的供电问题，启动时用示波器去抓，发现CPU供电运行时间为20ms，而FLASH的供电运行时间为60ms，flash上电后电源信号如下图：

       这就导致在CPU启动后，去读取FLASH的时候，FLASH还没有启动，所以导致自启动失败。

解决方法：

       将板卡上的稳压芯片上电时序更改，调整上电时序，使得CPU起来之后，FLASH也已经正常工作。