2. Kria硬件架构与启动链路

Kria SOM（System-on-Module）的核心是一颗Zynq UltraScale+ MPSoC。理解Kria平台工程，第一步不是写代码，而是把芯片内部的处理系统（PS）与可编程逻辑（PL）划分、各处理器核的职责，以及从上电到Linux内核的完整启动链路看清楚。只有建立了这张"硬件地图"，后续的固件烧录、启动模式配置、设备树修改才有明确的落点。

PS与PL：一颗芯片里的两个世界

Zynq UltraScale+ MPSoC把处理系统（Processing System，PS）和可编程逻辑（Programmable Logic，PL）集成在同一硅片上。PS是"固定"的硬核部分，包含应用处理单元（APU）、实时处理单元（RPU）、平台管理单元（PMU）、内存控制器、外设控制器等；PL则是可用HDL或HLS描述的FPGA逻辑资源，包括可编程逻辑单元、DSP切片、Block RAM以及大量可编程IO。

两者并非彼此孤立。PS与PL之间通过AXI接口互联：PS可作为AXI主设备访问PL中的IP寄存器，PL也可作为主设备通过AXI HP/HPC端口直接读写DDR。这种双向通路是Kria上"软件控制硬件加速器"的物理基础。在Kria KV260等载板上，PL侧通常承载视觉流水线、AI推理加速器或自定义接口，而PS侧运行Ubuntu/Linux，负责调度、网络、存储与上层应用。

Cortex-A53与Cortex-R5F：分工明确的四加二

APU内部是四核Arm Cortex-A53，主频可达1.5GHz，支持64位、带MMU和NEON，是运行Linux应用处理器（APU）的主力。RPU则是双核Cortex-R5F，主频约600MHz，支持锁步（lockstep）或分离模式，具备确定性中断响应，适合实时控制、安全监控和低延迟任务。

在典型Kria Linux系统中，A53承担Linux内核、根文件系统、用户态服务；R5F往往运行裸机或RTOS固件，处理电机控制、传感器采集、安全关断等对时序敏感的工作。PMU是一个独立的微控制器，负责电源域、时钟和复位管理，并在启动早期参与固件加载。三者通过片上互联与共享内存协作，而不是简单地"谁替代谁"。

启动链路：BootROM → FSBL → U-Boot → Linux

Zynq MPSoC的启动是分阶段接力的。上电复位后，首先执行的是片内固化的BootROM。BootROM代码不可修改，它根据启动模式引脚（MODE[3:0]）决定从哪个介质读取第一阶段引导程序。BootROM只做最少的事：配置基本时钟、读取启动头、把FSBL镜像搬入片上内存（OCM），然后跳转执行。

FSBL（First Stage Boot Loader）是用户可定制的第一阶段引导程序，通常由Vitis或PetaLinux工具生成。它承担关键初始化：配置DDR控制器、建立时钟树、加载PL比特流（bitstream）、根据分区表把U-Boot和PMU固件搬入DDR。FSBL执行完毕后跳转到U-Boot。

U-Boot是功能完整的引导加载器，负责加载Linux内核镜像（Image或fitImage）、设备树（DTB）和初始RAM盘，并向内核传递启动参数（bootargs）。在Kria上，U-Boot还负责从QSPI、eMMC或SD读取这些镜像。内核启动后初始化驱动、挂载根文件系统，最终由init进程拉起用户空间服务。

启动模式选择与拨码配置

Kria SOM通过MODE[3:0]引脚决定启动介质。以KV260为例，载板上通常有拨码开关或配置电阻。常见模式编码如下（具体以对应SOM的硬件手册为准）：

实际配置时，先确认载板拨码开关的ON方向对应逻辑1还是0，再按上表设置。例如要让KV260从SD卡启动，需将MODE[3:0]设为0101。若拨码与预期不符，BootROM会尝试从错误介质读取，表现为串口无输出或反复复位。此时应核对硬件手册中的拨码定义，而不是盲目修改软件。

启动介质的选择策略

QSPI容量小但可靠，适合存放FSBL、U-Boot和恢复镜像；eMMC容量大、读写快，适合量产时存放完整系统；SD卡可插拔，适合开发阶段频繁更换镜像。工程实践中常见做法是：QSPI存放"引导固件+恢复系统"，eMMC或SD存放"主系统"。这样即使主系统损坏，也能通过QSPI恢复。

在PetaLinux或Kria Ubuntu中，启动镜像通常打包为BOOT.BIN（含FSBL、PMU固件、U-Boot、bitstream）和image.ub（含内核、DTB、rootfs）。BOOT.BIN写入QSPI或eMMC的引导分区，image.ub写入对应介质的数据分区。理解这一分区关系，才能在启动失败时快速定位是引导固件问题还是内核/根文件系统问题。