SoC第二讲——使用C语言通过GPIO驱动点亮LED灯（四）

SoC第二讲——使用C语言控制GPIO驱动点亮LED灯（四）

结合第一讲block design的设计，通过PS部分的外设GPIO来控制LED的亮灭，这次学习通过PS部分使用C语言通过GPIO外设控制PL部分LED灯的亮灭，实现简单的ZYNQ PS和PL部分的交互。

此节首先调用函数只是对GPIO进行初始化，然后调用相关函数对其数据进行配置。

一、PL部分控制LED

PL部分的verilog代码如下所示：
在博客也有介绍：https://blog.csdn.net/vivid117/article/details/97973277

此module中有2bit 的GPIO的输入，gpio[0] 直接控制LED0的输出。gpio[1] 控制一个计数器来控制LED1,当计数器的第27位为高电平时，计数清零并使输出电平反转。实现LED1灯的间隙闪烁。

并且使用ila IP core来对内部信号进行debug，可以实现PS和PL部分的联合debug，可以见后续的

二、PS部分控制GPIO驱动

C代码控制GPIO

#include <stdio.h>
#include "platform.h"
#include "xil_printf.h"

#include "xgpiops.h"		
#include "xparameters.h"	
#define GPIO_DEV_ID XPAR_PS7_GPIO_0_DEVICE_ID 
#define LED0 54   
#define LED1 55

//gpio的初始化首先要声明两个全局变量
XGpioPs	GpioPs;					
XGpioPs_Config * GpioPsCfgPtr;	

int initGpio(); 

int main()
{		int i; 
		initGpio();	
		for (i=0;i<8;i++){ 
			XGpioPs_WritePin(&GpioPs,LED1,0x00);	
			usleep(10000000);	
			XGpioPs_WritePin(&GpioPs,LED1,0x01);	
			usleep(10000000);	
		}
	    print("Hello World\n\r");
	    return 0;
}

//initial gpio
int initGpio(){
	int status;		
	GpioPsCfgPtr = XGpioPs_LookupConfig(GPIO_DEV_ID);
	//对象初始化 GpioPs
	status = XGpioPs_CfgInitialize(&GpioPs,GpioPsCfgPtr,GpioPsCfgPtr -> BaseAddr);	
	if(status != XST_SUCCESS){	
		return status;
	}
	//gpio 设置对应接口的输出输入的方向
	XGpioPs_SetDirectionPin(&GpioPs,LED0,0x01);  
	XGpioPs_SetDirectionPin(&GpioPs,LED1,0x01);
	
	XGpioPs_SetOutputEnablePin(&GpioPs,LED0,0x01);
	XGpioPs_SetOutputEnablePin(&GpioPs,LED1,0x01);
	return status;	
}

C代码分析

1. 头文件及自定义宏文件

#include <stdio.h>
#include "platform.h"
#include "xil_printf.h"

#include "xgpiops.h"		//gpio头文件需要引入,里面有相关的GPIO函数
#include "xparameters.h"	//xparameters.h存了很多宏定义， 里面有我们需要的gpio的device id,

#define GPIO_DEV_ID XPAR_PS7_GPIO_0_DEVICE_ID /*自己定义一个宏定义，XPAR_PS7_GPIO_0_DEVICE_ID
 	 	 在xparameter.h中有定义为0 */
#define LED0 54    //MIO 0-53,EMIO 54-...
#define LED1 55

2. gpio的初始化的两个全局变量

//gpio的初始化首先要声明两个全局变量
XGpioPs	GpioPs;					//XGpioPs为结构体变量,初始化的内容即为此结构体，才能让GPIO工作
XGpioPs_Config * GpioPsCfgPtr;	//还需要一个结构体 XGpioPs_Config（定义指针，获取结构体中的相关参数）
//定义变量GpioPs是将其视为对象，实例化，并在内存中占了相关的地址空间，配置一般对此配置。
//指针通过此函数，需要清楚知道config的地址。

//新建一个驱动函数，
//初始化gpio,gpio需要初始化才可以使用。
int initGpio(); //定义初始化接口

3. main 主函数主体，控制GPIO驱动
   定义一个for循环，在每一次循环中，计数使能 gpio[1] 从低电平 到 高电平，进而实现PL的 div_cnt 开始计数，当计数器的第27位（div_cnt[26]）为高时，LED1开始闪烁（大约以1s的间隔闪烁，时钟为100Mhz）

int main()
{		int i; //定义一个for循环
		initGpio();	//调用后面的初始化GPIO函数,使接口状态变化
		for (i=0;i<8;i++){ //便于debug的时候使能（单步执行）
			XGpioPs_WritePin(&GpioPs,LED1,0x00);	//先让计数器为0，再给1，gpio[1]。调用XGpioPs_Write，先给管家写一个状态0，计数器没有计数，相当于reset counter
			usleep(10000000);	//number*us,延时10s
			XGpioPs_WritePin(&GpioPs,LED1,0x01);	//将LED1拉高
			usleep(10000000);	//再延时10s
		}
	    print("Hello World\n\r");
	    return 0;
}

4. GPIO初始化函数部分

//initial gpio
int initGpio(){
	int status;		//由于XGpioPs_CfgInitialize（）函数一定会有返回值0,所以定义一个状态
	//指针初始化 GpioPsCfgPtr
	GpioPsCfgPtr = XGpioPs_LookupConfig(GPIO_DEV_ID);//XGpioPs_LookupConfig（）函数，首先初始化GpioPsCfgPtr 指针,通过look up config函数 获取指针地址，返回值是指针
	//对象初始化 GpioPs
	status = XGpioPs_CfgInitialize(&GpioPs,GpioPsCfgPtr,GpioPsCfgPtr -> BaseAddr);	/*
		内部参数的可以使用快捷键ctrl+?来查看需要获取哪些变量 两个全局变量，u32基地址*/
	if(status != XST_SUCCESS){		//因为返回值总是0，XST_SUCCESS是一个宏定义，相当于0，
		return status;
	}
	//gpio 设置对应接口的输出输入的方向
	XGpioPs_SetDirectionPin(&GpioPs,LED0,0x01);  //对管脚的设置，传递的参数为实例化的地址,管脚（需要在前面定义两个管脚）,方向:1为output,0为input.
	XGpioPs_SetDirectionPin(&GpioPs,LED1,0x01);
	//gpio设置output enable,output enabl是将BD设计中的GPIO_T打开。本次实验可以不用。
	XGpioPs_SetOutputEnablePin(&GpioPs,LED0,0x01);
	XGpioPs_SetOutputEnablePin(&GpioPs,LED1,0x01);
	return status;	//如果正确，即为0，则返回
}

}

SDK 和 ILA 联合debug调试

1. GPIO控制 LED1
   SDKdebug，通过单步执行，结合ILA和开发板 LED灯状态 联合debug 分析C代码控制GPIO驱动LED的 。
   并在vivado的FPGA部分使用 ILA在线逻辑分析仪 debug，debug之前界面如下 （ila是在FPGA中有实际的电路，实时监控里面的端口，可以通过JTAG传回软件），并设置触发条件
   
   选择div_cnt_ctrl 的最高位作为触发，value选择上升沿（R）作为触发值（由于C代码中是先由0 -> 1），然后开始trigger,等待我们程序的执行。
   
   下面已经显示等待程序trigger
   
   后续根据SDK中单步执行来查看trigger的信号变化。
   
   单步执行状态:
   当执行完76行代码时，GPIO为低电平状态。
   
   执行完78行时，高位div_cnt_ctrl 被触发了，由低电平被拉为高电平。并且计数器 div_cnt 开始计数。并且开发板开始闪烁，大约以1s 的时间间隔闪烁。
   
   以此即可实现ARM侧的 PS 部分与 PL 部分进行简单交互。
   当设置div_cnt_ctrl 低电平触发时：
   
   当执行完第76行时，div_cnt_ctrl 低电平触发。此时代表计数器计数清零，并且开发板上的LED灯闪烁停止（常亮）。当执行完78行时，LED灯又开始闪烁。
   
2. GPIO控制 LED0