从 Vivado 2017.4 到 2025.2：FPGA 软硬件协同开发流程演变与全新 BSP 生成指南
从 Vivado 2017.4 到 2025.2：FPGA 软硬件协同开发流程演变与全新 BSP 生成指南
文章目录
- 从 Vivado 2017.4 到 2025.2：FPGA 软硬件协同开发流程演变与全新 BSP 生成指南
- 前言
- 一、 开发流程核心差异对比
- 核心改变解析
- 二、 Vivado 2025.2 下如何生成与配置 BSP
- 步骤 1：从 Vivado 2025.2 导出硬件 (XSA)
- 步骤 2：启动 Vitis Unified IDE
- 步骤 3：创建 Platform Component（平台组件）以生成 BSP
- 步骤 4：配置 BSP 参数（等同于旧版 BSP Editor）
- 步骤 5：创建 Application Component 并使用该 BSP
- 三、 开发建议与总结
前言
在 Xilinx/AMD 的 FPGA 开发生态中，Vivado 2017.4 是一个经典的里程碑版本，至今仍有许多高校教学和工业界存量项目在使用。然而，随着器件架构的演进以及软件技术的发展，最新的Vivado 2025.2已经在开发工作流、底层数据交互格式以及嵌入式软件开发工具链上发生了深刻的变化。
最显著的变化莫过于彻底废弃了原有的 Xilinx SDK，转而全面推行Vitis 统一软件平台（在 2025.2 中表现为基于 VS Code 架构的 Vitis Unified IDE）。
本文将客观对比这两个版本在开发流程上的主要差异，并详细演示在 2025.2 版本中如何导出硬件并生成/配置板级支持包（BSP）。
一、 开发流程核心差异对比
为了让大家直观了解这几年的技术演进，我们首先将核心差异总结如下：
| 对比维度 | Vivado 2017.4 | Vivado 2025.2 |
|---|---|---|
| 嵌入式开发软件 | Xilinx SDK(基于传统 Eclipse 架构) | Vitis Unified IDE(基于 VS Code/Theia 架构) |
| 硬件描述文件格式 | .hdf(Hardware Definition File) | .xsa(Xilinx Support Archive) 统一压缩格式 |
| 工程组织架构 | 直接的 Application 工程 + 关联的 BSP 工程 | 组件化架构 (Component-based)：分为 Platform Component（平台组件）和 Application Component（应用组件） |
| 底层 BSP 解析引擎 | 基于传统的 MSS 规范及 Tcl 生成逻辑 | 基于SDT (System Device Tree)机制，利用SDTgen提取设备树，并由Lopper生成驱动 |
核心改变解析
从 HDF 到 XSA
2017.4 使用的.hdf实际上是一个包含硬件设计元数据的文件夹或简单压缩包。而 2025.2 采用的.xsa（Xilinx Support Archive）不仅包含硬件描述，还整合了更多的多核处理器拓扑结构以及元数据，是一个标准化、更易于在工具间传递的归档文件。从 Eclipse (SDK) 到 VS Code 架构 (Vitis Unified)
老版的 Xilinx SDK 基于 Eclipse，界面较为繁琐，且在现代高分屏下的适配以及插件生态上略显落后。2025.2 采用的 Vitis Unified IDE 基于 Theia 框架，提供了类似 VS Code 的轻量化、现代化编码体验，并支持更好的版本控制（Git 友好性）。引入“组件化（Component）”概念
在旧版中，我们习惯于在工作空间内直接创建 App Project 和 BSP Project。而在 2025.2 中，开发对象被抽象为“组件”。你需要先创建一个Platform Component（它负责管理硬件 XSA 并在其内部生成 BSP/Domain），然后再创建一个基于该平台的Application Component。
二、 Vivado 2025.2 下如何生成与配置 BSP
在 2017.4 中，我们习惯于直接在 Vivado 中点击File -> Launch SDK自动同步并生成 BSP。在 2025.2 中，由于工具链的解耦，该流程转变为“导出 XSA 并在 Vitis 中构建 Platform Component”。
以下是具体的操作步骤：
步骤 1：从 Vivado 2025.2 导出硬件 (XSA)
- 在 Vivado 中完成您的 Block Design 设计，依次运行 Synthesis（综合）、Implementation（实现）并生成 Bitstream。
- 在主菜单栏中选择File -> Export -> Export Hardware…。
- 在弹出的向导中点击 Next，选择Include bitstream（如果需要下载和调试裸机程序，建议包含比特流），再次点击 Next。
- 指定导出路径和文件名（如
system_wrapper.xsa），点击 Finish。
步骤 2：启动 Vitis Unified IDE
- 您可以在 Vivado 菜单栏中点击Tools -> Launch Vitis IDE唤醒软件。
- 或者在操作系统中单独运行 Vitis，指定一个文件夹作为您的Workspace（工作空间）。
步骤 3：创建 Platform Component（平台组件）以生成 BSP
在 Vitis 2025.2 中，BSP 不能作为独立项目单独创建，而是作为 Platform Component 的一部分（即域 Domain）被自动生成：
- 进入 Vitis 主页，在 “Welcome” 页面点击Create Platform Component（或通过菜单栏File -> New Component -> Platform）。
- Component Name：为您的平台命名（例如
custom_hw_platform），点击 Next。 - Hardware Specification：点击 Browse，选择在步骤 1 中导出的
.xsa文件，点击 Next。 - Operating System & Processor：
- 选择目标操作系统（裸机开发选择
standalone，亦可选择freertos等）。 - 选择目标处理器（例如 Zynq 设备的
ps7_cortexa9_0或 MicroBlaze、MPSoC 的相应核心）。
- 选择目标操作系统（裸机开发选择
- 点击 Finish。此时，Vitis 会自动解析 XSA 文件并为您生成基础的 BSP。
步骤 4：配置 BSP 参数（等同于旧版 BSP Editor）
在开发中，我们经常需要开启某些库（例如文件系统xilffs、轻量级网络协议栈lwip）或修改外设的驱动配置，具体操作如下：
- 在左侧Explorer视图中，展开刚创建的 Platform 文件夹，双击打开配置文件
vitis-comp.json。 - 在主视窗的平台管理界面中，定位到您的 Domain（例如
standalone on ps7_cortexa9_0）。 - 在Quick Links栏目下方，点击Board Support Package链接。
- 此时右侧会展现 BSP 配置界面：
- Modify BSP Settings：在此处勾选您需要启用的库。
- Drivers：在此处可以查看硬件外设对应的驱动版本并修改其配置参数。
- 配置修改完成后，按下快捷键
Ctrl + S保存更改。 - 右键点击您的 Platform Component，在菜单中选择Build进行编译。编译完成后，BSP 相关的库文件和驱动就完全生成并编译就绪了。
步骤 5：创建 Application Component 并使用该 BSP
- 点击菜单栏File -> New Component -> Application。
- 输入应用组件的名称（如
hello_world_app），点击 Next。 - 在选择 Platform 的页面，勾选您刚才创建并编译好的Platform Component，点击 Next。
- 选择对应的 Domain（即您配置了对应 BSP 的那个处理器核心域），点击 Next。
- 选择模板（例如
Hello World），点击 Finish。 - 此时，您的应用工程就已经与该 BSP 正确关联。右键应用组件选择Build，即可编译出可执行文件。
三、 开发建议与总结
从旧版的 Vivado + SDK 流程迁移到现代的 Vivado + Vitis Unified 流程，开发者可能需要一些时间来适应新的 UI 交互和“组件化”概念。
- 版本控制友好：新版的 Vitis Unified 更加贴近软件工程实践，项目结构清晰，不再像 Eclipse 版本那样容易因为相对路径问题导致工作空间损坏。建议在使用 2025.2 时将
.xsa和vitis-comp.json等关键配置文件纳入 Git 进行版本管理。 - 驱动迁移注意：由于底层采用了系统设备树（SDT）进行硬件描述，部分自定义 IP 的驱动生成机制可能与旧版有所不同。如果是老项目移植，建议阅读 AMD 官方提供的移植白皮书，以应对底层
Lopper工具链在解析某些老旧 IP 驱动时可能出现的微调需求。