FPGA嵌入式系统的引导实现-计算机系统应用.PDF

2009 年 第 9 期 计 算 机 系 统 应 用 ① FPGA 嵌入式系统的引导实现 Boot Realization of FPGA Embedded System 王淑贞 姚 铭 (厦门大学 信息科学与技术学院 福建 厦门 361005) 摘 要 ： 基于 xilinx 公司 ml403 板子，实现 FPGA 嵌入式系统的引导，采用一种新型的加载引导方式— System ACE 方式。通过修改 u-boot 源码，制作.ace 文件，分区和格式化CF(Compact Flash) 卡，并将位流文件.bit 文件、u-boot(Universal Boot Loader)映像文件、内核映像文件、文件系 统都固化于CF 卡上。最终实现以System ACE 方式加载 u-boot 到RAM 中运行，再由u-boot 通过此方式加载内核和文件系统，成功地实现了 FPGA 嵌入式系统的引导。 关键字 ： System ACE u-boot CF 卡 引导实现 FPGA(Field Programmable Gate Array)现场可 ①通过 Ethernet 网口从宿主机下载内核到目标 编程门阵列是可编程半导体器件，具有逻辑单元灵活、 板； 集成度高以及适用范围宽等特点,与其它门阵列相比， ②通过串口从宿主机下载内核到目标板； 它又具有开发周期短、成本低、开发工具先进、质量 ③直接从 Flash 中提取已存储的内核 稳定以及可实时在线检验等优点。因此 FPGA 产品得 前两种在系统调试时需要进行宿主机与目标板间 到广泛的应用，其应用领域已经从原来的通信扩展到 的硬件线路的实际连接,使用起来不够方便；而第三种 消费电子、汽车电子、工业控制、测试测量等广泛的 需要大容量的 Flash 的支持，增加了研发成本，而且 领域。FPGA 嵌入式系统也是 FPGA 产品得到广泛应 烧片的速度比较缓慢。这三种引导方式的调试的效率 用很重要的原因之一，而嵌入式系统又必然涉及到引 不高，进行内核更新时也不够灵活。而采用可移动的 导程序(bootloader) ，它的作用是初始化硬件设备, 存储介质 CF 卡对系统内核进行存储，在调试时无需 为最终调用操作系统内核做好准备。根据加载引导方 建立宿主机和目标板的硬件连接，提高了调试的效率, 式的不同，选择 System ACE 方式，用此方法进行系 使用起来更便捷、更灵活；进行内核更新时也更为灵 [1] 统启动引导设计，既利用了 FPGA 的速度快、I/O 口 活,只需把更新内核转存到指定目录 。 丰富的特点, 又利用了 CF 卡的容量大、非易失性和即