Vivado HLS IP-XACT快速创建AXI总线IP（PWM）z

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Vivado HLS IP-XACT快速创建AXI总线IP（PWM）

1、摘要

该笔记主要是利用HLS设计PWM算法IP核，借助IP-XACT快速创建基于AXI总线的IP核的心得。

2、目标

1）设计PWM IP

2）了解如何使用HLS创建AXI总线IP

之前设计了一个简单的MUX21函数来熟悉HLS的使用流程，生成的IP也不涉及AXI总线。AXI总线是Zynq PS、PL的桥梁，想要发挥好Zynq的优势，AXI总线IP是不可或缺的。因此，如何在Vivado和HLS下创建AXI总线IP也是非常重要的，通过使用HLS创建IP发现整个流程比XPS创建AXI总线IP简单方便很多，应当点赞！

3、算法设计：

关于资源添加、算法仿真、综合、C/RTL联合仿真，本文不多说了，参考前面博文即可。

pwm函数：

pwm.c

#include "pwm.h"void pwm(int32 duty, int32 freq, int1 * out ){    int32 i=0;    for(i=0;i 
  

 
  
pwm.h
 
  
#include 
 
  
pwm_tb.c
 
  

 
  
#include "pwm.h"int main(void){    int i=10;    int1 tmp;    while(i--)               // do simulation for a while       pwm(10,100,&tmp);    // duty=10%    i=10;                    // do simulation for a while    while(i--)       pwm(50,100,&tmp);    // duty=50%    i = 10;                  // do simulation for a while    while(i--)       pwm(70,100,&tmp);    // duty=70%    printf("test passed!\n");    return 0;}
 
  查看 
  C/RTL 
  联合仿真结果： 
  

 
  
 
  
在Tcl Console输入的指令为：
 
  
cd E:/hls/pwm/pwm_ip/solution1/sim/verilog
 
  
current_fileset
 
  
open_wave_database pwm.wdb
 
  
open_wave_config pwm.wcfg
 
  
仿真结果如图1所示：
 
  
 
  

 
  
图1 C/RTL联合仿真结果
 
  
从图1中可以看出，当更改占空比duty时，输出信号占空比发生改变，设计是正确的。在使用IP时，需要注意ap_start这个输入信号是否有效。
 
  
4、借助IP-XACT封装IP：
 
  
打开pwm.c，点击Directive选项卡，(Vivado HLS主界面最右侧的子窗口)。该子窗口内容如图2所示。
 
  
 
  
 
  
图2 Directive选项卡
 
  
右键duty，在弹出的菜单中选择“Insert Directive”
 
  
 
  
 
  
图3 弹出菜单
 
  
单击“Insert Directive…”指令后，弹出对话框如图4所示。
 
  
 
  

 
  
图4 弹出对话框
 
  
更改Directive类型为RESOURCE，界面变化如图5所示。
 
  
 
  
 
  
图5 改变Directive类型
 
  
单击红色方框内的按钮，弹出图6所示的对话框，选择adapter类型为axi4lites。
 
  
 
  
 
  
图6 选择adapter
 
  
点击OK，返回Directive Editor，设置metadata属性为：-bus_budle_pwm_io。最终结果如图7所示。
 
  
 
  

 
  
图7 duty端口Directive属性
 
  
点击OK，完成配置。
 
  
参照上述步骤，完成freq端口的配置。
 
  
out端口不需要和PS通信，仅用作输出端口，因此选择directive类型为INTERFACE，其他默认即可，不需要更改。
 
  
完成3个端口的配置，Directive子窗体变化如图8所示。
 
  
 
  
 
  
图8 配置结果
 
  
重新综合solution，然后Export RTL，成功后，左侧多出目录如图9所示。
 
  
 
  
 
  
图9 导出结果
 
  
其中比较重要的是IP包和驱动程序。Vivado的IP Catalog导入的就是该IP包，驱动程序用于软件操作该IP。有兴趣的话，可以查看最终生成的各种代码。
 
  
 
  
5、IP核测试：
 
  
5.1、创建测试工程
 
  
不多说了，直接上结果，图10所示。
 
  
 
  

 
  
图10 bd结果
 
  
注意：在添加pwm ip前，需要设置一下IP Repositories路径（Tools > Project Settings > IP），否则找不到pwm ip，路径设置完毕如图11所示。
 
  
 
  
 
  
图11 add Repository
 
  
编写约束文件、生成Bitstream、转战SDK。
 
  
5.2、编写测试程序
 
  
这里pwm ip的驱动很简单，就是操作duty和freq对应的寄存器，HLS生成的driver里面有相关偏移地址的定义。driver还生成了ip初始化、寄存器读写等函数，这里我并没有用，还存在一些疑问，最终是自己编写了驱动，程序如下(没有优化)：
 
  
 
  

 
  
#include #include "platform.h"#include "xparameters.h"#include "xpwm_hw.h"#include "xil_io.h"#include "sleep.h"#define PWM_BASE_ADDR XPAR_PWM_0_S_AXI_PWM_IO_BASEADDRint main(){       u8  duty = 0;       u8  dir = 0;    init_platform();    Xil_Out32((PWM_BASE_ADDR) + (XPWM_PWM_IO_ADDR_FREQ_DATA), 100);    while(1)    {          Xil_Out32((PWM_BASE_ADDR) + (XPWM_PWM_IO_ADDR_DUTY_DATA), duty);          usleep(20000);                   // 20ms          if(dir)                 duty -= 1;          else                 duty += 1;          if(100==duty)                 dir = 1;          if(0==duty)                 dir = 0;    }    return 0;}// end of file