Zynq-7000系列之linux开发学习笔记：HelloWorld（二）

开发板：Zynq7030数据采集板
PC平台：Ubuntu-18.04 + MobaXterm
开发环境：Xilinx Vivado + SDK -18.3
学习目标：Zynq7030数据采集板通过串口输出 “Hello World” 字符串

一、Vivado工程创建

上一篇文章Zynq-7000系列之linux开发学习笔记：开发前准备（一）中，介绍了整个开发环境的搭建过程，所需要的文件都已准备就绪。为了先熟悉Zynq7030在Llinux下开发流程，我们先来从最简单的开发学起：从串口打印出 “Hello World” 字符串。
从VMWare虚拟机进入到Ubuntu系统，然后打开一个终端，输入 vivado 打开软件。

然后点击 Create Project 进入到工程创建向导窗口，点击 Next 按钮进入到下一界面。

这里需要给工程名取为： helloWorld ，工程就放在创建的 /home/claude1009/xc7030/helloworld 目录下，点击 Next 按钮进入到下一界面。

选择创建 RTL Project，然后点击 Next 按钮进入到下一界面。

第一个工程，没有别的文件可添加，点击 Next 按钮进入到下一界面。


由于Zynq7030数据采集板是采用 ffg676 封装的7030 FPGA，属于Xilinx的 Zynq-7000 系列，Speed为 -2 。找到对应的芯片后，点击 Next 按钮进入到下一界面。

可以看见整个工程创建的概述，点击 Finish 就完成了工程的创建。

二、系统设计与配置

工程创建完成后，就进入到了系统设计界面，可以看见工程的一些信息。Zynq的系统开发一般都有原理框图的设计，这样可以更直观地对系统的各硬件模块进行连接。点击 Create Block Design 按钮，设计命名为 helloWorld ，然后进入到原理图设计界面，通过添加特定的IP来实现特定的功能。

点击图中的 + 添加IP，在弹出的窗口里输入 Zynq 就可以看见 ZYNQ7 Processing System，这就是本次开发需要的PS端IP，双击创建即可。

创建后就可以看见如图所示的模块，然后双击模块进行配置。

进入到配置界面就可以看到整个Zynq7000系列的架构框图。

选中 PS-PL Configuration ，然后展开选项，图中的 FCLK_RESET0_N 和 M AXI GP0 interface 两个选项目前用不到，将框中的勾去掉即可。

选中 Peripheral I/O Pins ，然后展开选项：将图中的 UART1 选中即可，核对一下UART1的MIO引脚是否能与板上的硬件原理图对应上。

选中 MIO Configuration ，然后展开选项：可以看到刚才选中的 UART1 引脚信息。这里注意：要把 Bank 0 和 Bank 1 的IO标准选择为 LVCMOS 1.8V 。因为在硬件设计时，这两个Bank的电压都是1.8V，所以还是要依据硬件设计来配置此处的电压标准。

选中 Clock Configuration ，然后展开选项。核对图中的时钟频率是否为33.3333MHz，根据硬件设计来确定。并将图中 FCLK_CLK0 的勾去掉。

选中 DDR Configuration ，然后展开选项。根据硬件设计中所选择的DDR型号，在 Memory Part 中选择对应型号。如果没有的话，可以选择相似的型号。

配置完成后，可以得到如图所示的IP模块，点击 Run Block Automation 进行自动布线。


布线完成后，在左边的 Sources 栏中，右键工程，按图中所示顺序进行操作即可。


最后就可得到如图所示的原理框图设计，检查一下就可以关闭此界面。

退出刚才界面后，点击图中 Generate Bitstream 按钮生成Bitstrem。

在等待一段时间后，Bitstream生成完成。在主界面中，可以看到本工程使用的一些资源。

然后点击 File -> Export -> Export Hardware ，导出硬件配置，并在 Include bitstream 选项上打勾。


最后点击 Launch SDK 即可启动SDK。

三、SDK软件编程

进入到SDK软件界面后，自动加载Vivado工程里面的配置。然后便可看见软件工程的一些地址信息。

点击 File -> New -> Application Project ，创建一个应用工程，命名为 helloworld ，然后点击 Next 。

Xilinx为我们提供了一些软件模板，这里我们使用 Hello World 即可。

创建成功后，在左边的工程目录中多出了两个文件夹： helloworld 和 helloworld_bsp 。展开 helloWorld ，找到src目录下的 helloworld.c 文件，就可以看到自动生成的C代码了。这里我多添加了一行图中所示的代码0.0.0.0.0

C代码搞定后，点击图中所示的图标，打到配置FPGA的界面，点击 Browse 找到在Vivado下生成的Bitstream，该文件在工程目录/ helloworld.runs/impl_1/helloworld_wrapper.bit。


最后右键helloworld工程文件夹，选择 Run As -> 1 Launch on Hardware(System Debugger)即可。

这里要注意的就是，下载调试前要在PC端打开准备好的MobaXterm工具。确认好PC端的串口COM号，点击软件界面中的 Session 创建一个串口连接，波特率为 115200 即可。
等待下载完成后，就可以在MobaXterm里看到串口打印的信息了。

这里再多说一个问题：在本次设计的工程中，系统是怎么知道C代码中的print语句输出字符串到UART1的呢？而不是输出到其它UART口或者是JTAG的Console口？
简单说明一下：在SDK的工程目录中右键 helloworld_bsp ，然后选择 helloworld_bsp -> Board Support Package Settings 。在 Board Support Package Settings 界面里，选择 Standalone ，可以看到 stdin 和 stdout 两项是连接到 ps7_uart_1 的，说明Print凼数输出和输入的对象为UART1。

到此为止，一个最简单的Hello World工程就实现完成了。是不是对整个开发流程有一丢丢的熟悉了呢0.0.0