ZYNQ7000 芯片Linux下的SPI接口与驱动配置

 

       本文将介绍如何利用Vivado和petalinux开发Zynq7000系列芯片的SPI外设接口。

       开发环境：

Vivado 2015.4

Petalinux 2015.4

 

一、    硬件工程的搭建

1.       打开vivado开发环境，新建工程，并选择你所使用的芯片型号（本文使用xc7z045ffg900-2这款芯片）；

2.       点击“CreateBlock Design”创建一个新的工程桌布，在其中添加IP，将ZYNQ7芯片IP添加进来；

图1 ZYNQ7 IP

3.       双击ZYNQ7芯片IP，点击界面左边的Peripheral I/O Pins对芯片的引脚进行配置，分别点击“Quad SPI Flash”、“Ethernet”、SPI0最右边的“EMIO”和“UART1”对这些外设引脚进行使能；

图2 外设引脚配置

4.       打开“DDRConfiguration”页面，点击“DDR Controller Configuration”，然后点击下拉菜单，选择你所使用DDR类型，本文选用MT41J256M8 HX-15E这款DDR芯片，如图所示；

图3 DDR配置

5.       DDR配置完成后，退出ZYNQ配置界面，点击ZYNQ7 IP中的SPI引脚，选择相应的IO端口，右键点击并选择Make External将引脚向外引出。

图4 向外引出引脚

6.       所有SPI相关引脚引出后，如下图所示，点击auto connetcion将DDR与FIXED两个引脚引出；

图5 配置DDR和FIXED引脚

7.       引脚配置完成后，在顶层文件中对ZYNQ7这个IP进行例化，在“source”界面栏中双击顶层文件，打开硬件代码编辑器；

图6 顶层代码

8.       在右边的顶层.v代码中添加spi相关的端口和例化代码，添加的代码如下所示（由于本例中只使用到了spi的四个接口，因此在例化spi接口时，只用到了其中的四个，其它的悬空或直接输入高低电平）；

 

图7 添加接口和例化代码

9.       代码添加完成后，对工程进行综合（synthesis）和布局（implementation），综合和布局通过完成后，对管脚进行约束，点击“open implementation”打开布局结果，点击最上方的“Windows”选中“I/O Ports”,对SPI的外部接口进行约束（根据原理图中接口的连接，选中对应的硬件管脚）；

图8 管脚约束

10.   管脚约束完成后，重新对工程进行Implementation；

11.   最后点击“GenerateBitstream”生成bit文件；

12.   点击“File”—“Export”——“Export Hardware”导出硬件工程；

二、    硬件工程的搭建

1.       在Linux中，利用petalinux创建一个Zynq工程；

2.       利用petalinux-config–get-hw-description命令将刚才vivado下所生成的硬件工程.hdf文件导入到软件工程中；

3.       利用petalinux-config–c kernel对内核进行裁剪，选中驱动中的SPI驱动如图；

图9 勾选上SPI驱动

4.       利用petalinux-build工具编译整个工程，然后利用petalinux-package生成BOOT.bin文件；

5.       利用硬件平台或QEMU启动Linux系统，即可在系统中看到spi驱动

图10 Linux下的SPI驱动