PolarFire SOC Auto Update 和 IAP 文档阅读(八) 编程建议

7. 编程建议

为确保编程成功，建议遵循以下指导原则：

 

• 在对器件进行编程前，先对比特流（bitstream） 进行验证。
• 编程期间不要断言复位引脚（DEVRST_N），因为这可能会破坏器件配置。
• 根据所选的编程模式，使用正确的配置和编程接口。
• （在 JTAG 编程前）根据设计要求配置器件的I/O 状态。有关更多信息，请参阅《编程期间的 I/O 状态》（I/O States During Programming）。
• 对于外部 SPI 闪存的串行数据输出（SDO） 和串行数据输入（SDI） 走线，在使用 MPF050T 器件时，建议设置约 20Ω 的串联阻抗，以确保自动编程（auto programming） 和自动更新（auto update） 功能正常工作。

 

8. 编程期间的掉电

掉电（Brownout）是指电源电压降至推荐值以下时出现的一种情况。若编程期间发生掉电，器件会自动从编程失败中恢复（默认情况下自动恢复功能已启用），并使用存储在外部 SPI 闪存中的有效编程镜像对器件进行编程。

 

不建议仅对安全非易失性存储器（sNVM）组件或仅对增强型非易失性存储器（eNVM）组件的比特流执行在应用编程（IAP）。对这类比特流执行在应用编程（IAP）期间若发生电源故障，可能导致器件编程错误。

为避免此问题，应使用同时包含FPGA 架构组件（FPGA fabric component） 的比特流执行在应用编程（IAP）—— 该组件可确保掉电发生时，自动恢复功能得以执行。

 

不建议对安全设置执行在应用编程（IAP）/ 自动更新（Auto-update）编程，以防止因掉电事件导致意外器件锁定的风险。

 

9. 归零

这两个器件系列均具备内置功能，可根据用户设置对任意或所有配置存储元素执行归零（清除并验证）操作。内部易失性存储器（如本地静态随机存取存储器（LSRAM）、微静态随机存取存储器（μSRAM）及系统控制器随机存取存储器）会被清除并验证。

 

归零完成后，可通过JTAG/SPI 从机指令获取归零证书（zeroization certificate），以确认归零过程成功。有关归零的更多信息，请参阅《PolarFire FPGA 与 PolarFire SoC FPGA 安全用户指南》（PolarFire FPGA and PolarFire SoC FPGA Security User Guide）

 

 

 

10 外部 SPI 闪存编程

要执行在应用编程（IAP）或自动更新（Auto Update），需配备外部 SPI 闪存。该 SPI 闪存与系统控制器的 SPI（串行外设接口）连接，并存储编程镜像。

 

SPI 闪存被划分为多个扇区（sector）。第 1 个扇区（扇区 0）中的 1KB 存储空间用作SPI 目录（SPI directory），其中包含编程镜像索引（描述符指针，descriptor pointers）。闪存的剩余存储空间用于存储编程镜像。

补充技术术语说明：

• Sector（扇区）：闪存的基本存储分区单位，不同容量的 SPI 闪存扇区大小可能不同（常见有 4KB、64KB 等），扇区是擦除、写入操作的最小单元之一，便于对闪存空间进行分区管理。
• SPI directory（SPI 目录）：存储在 SPI 闪存固定位置（此处为扇区 0 的 1KB 空间）的 “索引区”，其核心作用是记录后续存储的各编程镜像的位置、版本、大小等关键信息，方便系统控制器快速定位并读取所需的编程镜像。
• Descriptor pointers（描述符指针）：指向编程镜像 “描述符” 的地址指针。描述符中包含编程镜像的具体信息（如镜像类型、校验值、存储起始地址、长度），通过描述符指针，系统可精准找到并调用对应的编程镜像，是实现 IAP 和自动更新的关键索引机制。

 

10.1. 支持的 SPI 闪存器件

不同厂商的 SPI 闪存器件均实现了用于读取操作的标准指令集。系统控制器固件会执行以下指令来识别寻址模式（3 字节或 4 字节）：

 

读取串行闪存探测参数（READ SERIAL FLASH DISCOVERY PARAMETER，指令码 5AH）

 

系统控制器支持通过FlashPro6 编程器和Libero 软件执行读写操作。但对于以下类型的 SPI 闪存器件：符合 JESD216 标准、支持 3 字节或 4 字节寻址，且支持 0BH 快速读取指令的器件，其仅支持由系统控制器执行的读取操作，且受特定存储容量限制。有关更多信息，请参阅《FlashPro6 SPI 闪存支持说明》（FlashPro6 SPI Flash Support）。

 

重要提示：

FlashPro5 编程器仅支持美光（Micron）型号为MT25QL01G的器件的读写操作，且该支持仅限于该闪存的前 128MB 空间。

 

 

10.2. SPI 索引

SPI 索引 是镜像描述符指针（image descriptor pointers） 的集合，这些指针指向编程镜像的起始位置。每个指针占用 4 个字节；若 SPI 闪存器件仅支持 3 字节寻址模式，则仅使用前 3 个字节。

 

为使在应用编程（IAP）恢复功能在上电时选择 “镜像 0（image 0）”，紧邻 “镜像 0 指针” 的那个编程镜像指针必须为空（空插槽，empty slot）；否则，系统将选择自动更新（auto update）。下图展示了包含编程镜像描述符指针的 SPI 闪存目录：

 

图 10-1. SPI 闪存目录（Figure 10-1. SPI Flash Directory）

 

 

 

SPI 目录包含编程镜像的起始地址。SPI 目录占用外部 SPI 闪存扇区 0 中的 1KB 存储空间。

 

例如，若外部 SPI 闪存包含三个镜像：黄金镜像（golden image）、更新镜像（update image）和在应用编程（IAP）镜像，则这些镜像的存储起始地址分别为：0x400、0xA00000 和 0x1400000。

 

若使用 Libero 配置工具对 SPI 闪存进行编程镜像烧写，Libero 配置工具会自动完成 SPI 目录的编程。若用户应用程序对外部 SPI 闪存进行编程镜像烧写，则应用程序必须将每个镜像的起始地址写入 SPI 目录，且从 SPI 闪存的 0 地址开始写入，如下列图所示。

 未完待续