【教程】Xilinx Vivado/Vitis 2020.1创建最简单的MicroBlaze工程运行Hello World C语言程序（不使用外部DDR3内存），并固化到SPI Flash
本教程以米联客XC7A35T FGG484-2开发板为例，详细讲解一下用Xilinx Vivado 2020.1创建MicroBlaze软核工程，然后再用Xilinx Vitis 2020.1建立Hello World C程序工程的完整操作步骤。最后程序运行起来后，还要在Vitis里面将程序固化到SPI Flash中，断电再开机后也能启动运行。
（关于带外部DDR3内存的工程的建法，请参阅https://blog.csdn.net/ZLK1214/article/details/113201726）
米联客开发板自带的那个PDF教程（名字叫Artix-7修炼秘籍）里面，讲MicroBlaze的时候用到了DDR3内存，最后C程序是跑在DDR3内存里面的。固化的时候，需要多固化一个SREC SPI Bootloader工程。bootloader的作用是开机的时候将SPI Flash里面存的C语言程序加载到外部DDR3内存上，然后跳转过去执行，这个过程（对helloworld程序来讲）需要半分钟的时间，这使得开机启动非常慢。
实际上MicroBlaze的运行根本就不需要DDR3内存，在FPGA片内的BRAM中运行就可以了。没了DDR3内存，Vivado block design会变得简单很多。没有了SREC SPI Bootloader，Vitis里面固化程序也变得非常非常简单，开机也能瞬间启动，不会等上半分钟串口才能输出个Hello World。
开发板上的晶振频率为50MHz，是接到FPGA的V4引脚上的。FPGA片内BRAM内存的容量为225KB（手册上写的是1800b，除以8就得到了225KB）。存储程序用的外部SPI Flash型号为MT25QL128。
ALINX基于Vivado的MicroBlaze基础教程.pdf：https://pan.baidu.com/s/1q3wgbaq2OX0pozCyTo2faQ（提取码：m6zg）
在Vivado 2020.1里面建好一个空白的工程后，首先新建一个Block Design，名称可保持默认：
然后，添加MicroBlaze IP核：
点击Run Block Automation：
MicroBlaze运行内存选择128KB：
Run Block Automation自动生成了很多外设出来。其中就有clk_wiz_1倍频器，但时钟输入端是差分输入，还带有一个reset复位输入。我们板子上的50MHz晶振时钟输出只有1个引脚。所以双击这个IP修改一下设置。
输入的时钟改为50MHz，单端输入：
输出的时钟为100MHz，作为MicroBlaze的运行时钟。下面要把reset复选框去掉，使Clocking Wizard没有复位输入引脚。
然后，在clk_in1的右键菜单上选择Make External命令，引出clk_in1引脚。后面需要在xdc文件里面将这个引脚和FPGA上连接外部晶振的V4引脚绑定。
Clocking Wizard输出的locked信号代表倍频是否成功。locked=0时说明倍频还未成功，locked=1时说明倍频已成功，时钟输出已稳定。因此这个locked引脚可以作为MicroBlaze的复位引脚，在Block Design里面手动连线到rst_clk_wiz_1_100M的ext_reset_in引脚上，低电平时复位。
接下来，添加AXI Uartlite串口IP核，用于程序中printf打印和scanf输入：
将串口的波特率改为115200：
点击Run Connection Automation，自动连线：
最终的Block Design连线如下图所示。没有了DDR3内存，整个Block Design是非常简单的。
在Address Editor选项卡上可以看到片内BRAM内存的地址范围，以及Uartlite的寄存器地址范围：
点击Generate Block Design：
然后，点击Create HDL Wrapper，根据Block Design创建Verilog顶层模块：
有了生成的Verilog模块代码（design_1_wrapper.v），就可以点Synthesis综合了：
等待Generate Block Design和Run Synthesis完毕：
综合完毕后，选择Open Synthesized Design，点击OK，接下来我们要绑定FPGA管脚。
需要配置的引脚就三个：50MHz晶振时钟输入引脚、串口接收引脚和串口发送引脚。是不是很简单？
将引脚配置保存为pins.xdc文件，然后打开这个xdc文件，我们要加一段代码，使板子开机启动的时候，用4线QSPI方式加载SPI Flash中保存的程序。
set_property CFGBVS VCCO [current_design]
set_property CONFIG_VOLTAGE 3.3 [current_design]
set_property BITSTREAM.GENERAL.COMPRESS true [current_design]
set_property BITSTREAM.CONFIG.CONFIGRATE 50 [current_design]
set_property BITSTREAM.CONFIG.SPI_BUSWIDTH 4 [current_design]
set_property BITSTREAM.CONFIG.SPI_FALL_EDGE Yes [current_design]这个步骤非常关键！！！！不添加这段代码的话，开机的时候就是1线启动，那就要花好几秒的时间才能启动成功，才打印的出来Hello World 。
而且这个地方一旦忘了这个步骤，建好Vitis工程后，再来添加这段代码，就只有把整个Vitis workspace删了重建，新的设置才能生效！！！
所以千万不能忘了！！！！！！！！
点击Generate Bitstream，生成Vivado工程的bit文件：
bit文件生成成功后，点击Export Hardware，导出xsa文件：
这里要选择Include bitstream：
注意一下xsa文件的保存路径。
有了xsa文件，就可以启动Vitis 2020.1了。
这里选择Vitis workspace的存放位置，单独再找一个文件夹来存放Vitis工程：
进去后，先建立Platform Project：
选择刚才Vivado导出的xsa文件：
选择完之后要Build一下Platform工程：
再建立一个Application Project，用来写C语言代码：
直接用里面现成的代码Build一下：
然后点击运行：
提示正在将程序下载到FPGA中：
下载完了之后，就可以看到串口里面输出了Hello World了。
但是这个程序掉电就会丢失，我们需要将这个程序固化到SPI Flash里面，让开发板断电后一开机就能运行这个程序，打印出Hello World。
固化的方法非常简单，只需要两步。
第一步是在Program FPGA对话框里面，将Vivado工程的Verilog代码生成的design_1_wrapper.bit文件和Vitis工程的C代码生成的hello_world.elf文件合并成一个download.bit文件：
第二步就是在Program Flash对话框中，把合并后的download.bit文件烧写到SPI Flash里面：
注意选择SPI Flash的型号。Offset可以不用填，默认就是0。
这个时候就固化成功了。开发板断电之后，程序也能启动运行。并且是瞬间就启动成功，在串口中打印出Hello World。
如果发现microblaze程序固化后，开机启动很慢，要好几秒之后串口才能打印出Hello World。
那肯定是忘了往Vivado工程里面的xdc文件添加SPI 4位模式的配置了。
这个时候要回到Vivado工程改xdc文件，然后generate bitstream，然后export hardware。
然后，整个Vitis工程都必须删了重建！！！！！！
重新建立Platform工程，Build一下，再重新建立Application工程，再Build一下
点Program FPGA生成download.bit，再点Program Flash把download.bit固化到flash
开发板断电，再上电，瞬间就打印出了hello world。
切记，一旦忘了改xdc文件导致fpga microblaze开机启动很慢，vitis工程就必须重建。仅仅update hardware specification，clean一下再build一下platform工程，是没有用的。
工程里面没有配置gpio模块，如果在c代码中加入gpio的代码，会提示找不到
14:17:00 **** Incremental Build of configuration Debug for project hello_world ****
make all
'Building file: ../src/helloworld.c'
'Invoking: MicroBlaze gcc compiler'
mb-gcc -Wall -O0 -g3 -c -fmessage-length=0 -MT"src/helloworld.o" -IE:/fpga_projects/test4/microblaze_test3/microblaze_test3/export/microblaze_test3/sw/microblaze_test3/standalone_domain/bspinclude/include -mlittle-endian -mcpu=v11.0 -mxl-soft-mul -Wl,--no-relax -ffunction-sections -fdata-sections -MMD -MP -MF"src/helloworld.d" -MT"src/helloworld.o" -o "src/helloworld.o" "../src/helloworld.c"
../src/helloworld.c:50:10: fatal error: xgpio.h: No such file or directory
50 | #include
| ^~~~~~~~~
compilation terminated.
'Finished building: ../src/helloworld.c'
' '
14:17:00 Build Finished (took 314ms) 这时应该：
（1）回到vivado工程的block design里面，把AXI GPIO模块加进去，按ctrl+s键保存，然后generate block design
（2）run synthesis，在schematic里面配置gpio管脚，然后generate bitstream，再export hardware
（3）回到vitis工程里面，这个时候就不需要删了重建vitis工程了，只需在（Assistant窗格）platform工程上update hardware specification（注意xsa文件的路径对不对，有可能是错的，要手动改过来），然后build一下platform工程
（4）这个时候，含有gpio代码的application工程就能编译通过了，能够找到xgpio.h和gpio的函数了