在电子设计领域，固件固化是一项关键步骤，它涉及到将硬件设计的配置文件或操作系统等数据写入非易失性存储器，以便设备在启动时能够自动加载这些信息。Vivado是一款强大的Xilinx FPGA/CPLD开发工具，支持多种类型的非易失性存储器，包括BPI（Parallel Boot PROM Interface）和SPI（Serial Peripheral Interface）Flash。本文将详细阐述Vivado对这两种Flash进行固化的具体流程。
我们要了解BPI和SPI的区别。BPI Flash是一种并行接口的闪存，数据传输速率快，适合于需要高速读取的应用。而SPI Flash则是串行接口的闪存，尽管其传输速率相对较慢，但因其体积小、功耗低、易于集成等特点，在嵌入式系统中广泛应用。
对于BPI Flash的固化流程：
1. **创建工程**：在Vivado中新建项目，选择目标硬件平台，并配置好相应的IO引脚，将BPI Flash连接到FPGA的相应管脚。
2. **生成配置文件**：设计完成后，通过“Generate Bitstream”生成.bit文件，这是FPGA配置所需的二进制文件。
3. **配置BPI Flash**：使用专用的编程软件或者Vivado自带的工具，如JTAG或者UART，将.bit文件编程到BPI Flash中。这通常涉及将.bit文件转换为Flash特定的编程格式，如Jedec文件。
4. **设置启动模式**：在硬件描述语言（如VHDL或Verilog）中设置启动配置，确保FPGA在上电时从BPI Flash读取配置数据。
5. **验证**：通过上电复位测试，确保FPGA成功从BPI Flash加载配置并正常工作。
接下来是SPI Flash的固化流程：
1. **创建工程与生成配置文件**：与BPI Flash类似，首先创建工程，完成设计，然后生成.bit文件。
2. **配置SPI Flash**：由于SPI Flash是串行接口，可能需要额外的SPI控制器IP核来控制Flash。在Vivado中添加此IP，连接到FPGA的SPI接口，配置相应的SPI协议参数。
3. **写入SPI Flash**：使用编程工具，如Xilinx的Impact或者第三方工具，将.bit文件编程到SPI Flash中。SPI Flash通常需要特定的命令序列来擦除和写入数据。
4. **设置启动配置**：在硬件设计中配置SPI Flash的启动逻辑，确保FPGA在上电时正确读取SPI Flash中的配置数据。
5. **验证**：同样，通过上电测试验证SPI Flash固化成功。
BPI和SPI Flash的固化流程大体相似，主要区别在于接口方式和控制逻辑。在Vivado中，开发者需要根据实际应用需求选择合适的Flash类型，并理解其接口规范，以便正确地配置和编程。通过以上步骤，可以确保FPGA在每次上电时都能从Flash中获取正确的配置信息，实现系统的稳定运行。
