ZYNQ(二)GPIO中MIO 配置LED

GPIO中MIO(multiuse IO)与EMIO(extendable multiuse IO)的区别:
ZYNQ(二)GPIO中MIO 配置LED_第1张图片
MIO 分配在 bank0 和 bank1 直接与 PS 部分相连, EMIO 分配在 bank2 和 bank3 和 PL部分相连。 除了 bank1 是 22-bit 之外, 其他的 bank 都是 32-bit。 所以 MIO 有 53 个引脚可供我们使用, 而 EMIO 有 64 个引脚可供我们使用。
使用 EMIO 的好处就是, 当 MIO 不够用时, PS 可以通过驱动 EMIO 控制 PL 部分的引脚, 接下来就来详细介绍下 EMIO 的使用。
EMIO 的使用和 MIO 的使用其实是非常相似的。 区别在于, EMIO 的使用相当于, 是一个 PS + PL 的结合使用的例子。 所以, EMIO 需要分配引脚, 以及编译综合生成 bit文件。
步骤与ZYNQ(一)中相同
(1)创建一个vivado工程
(2)open Block Design
(3)配置zynq ps端
(此处提及zynq的ps端与pl端包含的内容)
ZYNQ(二)GPIO中MIO 配置LED_第2张图片
顶部的四个按钮:
(1)Documentation 查找与ZYNQ相关的文档
(2)Presets 保存或导入一些预设配置
(3)IP Location IP的路径
(4)Import XPS Settings 导入由XPS工程产生的XML文件
(绿色代表可配置)
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一、PS-PL Configuration:
GP Slave AXI Interface:(2个)
这种接口将主机与从机端口直接相连,不需要额外的FIFO缓冲。由于没有FIFO,AXI_GP接口的性能受到主机和从机端口的限制。这种接口用于往往不会太关注性能的一般用途。
HP Slave AXI Interface:(4个)
4个AXI_HP接口为PL总线主程序提供了到DDR和OCM内存的高带宽数据通道,每个接口有两个用于读写通信的FIFO缓冲区。内存互连的PL将高速AXI_HP端口布线到两个DDR内存端口或OCM。AXI_HP接口也可以用作AXI_FIFO接口,利用其缓冲能力。
ACP Slave AXI Interface:(1个)
ACP接口允许对PL主机进行低延迟访问,带有可选的coherency和L1、L2缓存。从系统角度来看,ACP接口具有与APU CPU类似的连通性,因此ACP可以直接在APU块争取资源。
二、Peripheral I/O Pins /MIO Configuration
ZYNQ(二)GPIO中MIO 配置LED_第4张图片
Zynq-7000支持Quad-SPI Flash、SRAM/NOR Flash和NAND Flash三种闪存,配置时只能选择其中一个。注意外设之间如果发生管脚冲突,会用红色提示。
三、时钟配置
PS上外设的时钟源可以由内部PLL生成,也可以来自外部时钟源。同一个PLL可能要产生多个频率,导致得到的频率不是完全准确,在Actual Frequency列中查看能够实现的实际频率。PS的输入频率范围限制在30~60MHz之间,通常都会选择33.33MHz,便于产生内部所需的时钟频率。
四、DDR配置
ZYNQ-7000的内存控制支持DDR2、DDR3、DDR3L和LPDDR2
DDR型号要与开发板相符:
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五、SMC Timing calculation
可配置Quad-SPI Flash、SRAM/NOR Flash和NAND Flash的时间参数
ZYNQ(二)GPIO中MIO 配置LED_第6张图片
六、Interrupts
在Interrupts中对通用中断控制器GIC(Generic Interrupt Controller)进行配置。GIC用于管理从PS和PL发送到CPU中的终端。当CPU接口接收一个新中断时,GIC以编程的方式启用、禁用、屏蔽与优先处理中断源,并将其发送到选定的CPU。
ZYNQ(二)GPIO中MIO 配置LED_第7张图片
PL端:
(一):可配置逻辑块(CLB):
包含带有存储功能的6输入查找表(LUT)、寄存器与移位寄存器和一些选型电路组成。每个CLB不仅可以用于实现组合逻辑、时序逻辑,还可以配置为分布式RAM和分布式ROM。
(二):36KB的块RAM
双端口,最高支持72bits位宽,可配置为双18Kb,带有可编程的FIFO逻辑电路和内部错误纠正电路。
(三):数字信号处理DSP48E1 Slice
12×18的2进制补码乘法器、累加器,高分辨率(48bit)的信号处理器,带有25-bit的预加器以优化对称结构滤波器应用。
(四)时钟管理单元
超高速缓冲器与低斜率时钟分布的布线,实现频率综合和相移功能,产生低抖动时钟,还带有抖动滤波。
(五)数模转换器XADC
双12-bit、1MSPS,多达17个灵活的、用户可配置的模拟输入,可用于片内或片外测量。带有片内温度传感器(±4℃)和电源供应传感器(±1%)。通过JTAG可获取ADC测量结果。
//
(4)生成IP的output products
(5)创建顶层封装 HDL wrapper
(6)生成bit流文件
(7)export hardware
(8)launch SDK

介绍一下裸机应用程序开发流程:
将硬件导入至SDK中,其中硬件平台数据包括:
(1)基于XML的硬件描述文件,描述了处理器、外设、内存映射等系统数据。
(2)bit流文件,包括PL端的编程数据。
(3)块RAM内存映射(BMM)文件。
(4)引导装载(FSBL)所需的PS配置数据。

构成应用程序最底层的库与驱动的集合,称为裸机的板级支持包BSP。裸机程序的应用环境是一个简单的、半托管的单线程环境,提供了一些基本特性,包括:启动代码、缓存函数、异常处理、基本的文件I/O、支持内存分配和其它调用的C语言库、处理器硬件访问宏、定时器函数,以及其它一些支持裸机应用所需的函数。
(9)创建裸机应用
SDK提供了几个示例程序,从简单的“Hello World”到复杂的LWIP测试等。在应用程序向导中可以选择并生成这些应用程序。当然也可以创建空白程序,或者将现有的程序导入到裸机BSP中。每个应用程序都要有个相关联的BSP。
ZYNQ(二)GPIO中MIO 配置LED_第8张图片
ZYNQ(二)GPIO中MIO 配置LED_第9张图片
(10)构建应用工程
SDK应用工程可以选择用户管理或自动管理;
用户管理需要自己创建makefile并维护。自动管理SDK会创建makefile,自动管理SDK会创建makefiles,当添加或删除源文件时自动更新makefiles,源文件在保存改动时会自动编译,还会自动构建ELF文件。SDK可以根据硬件平台和使用的BSP,推测和设置默认的构建选项,包括编译器、链接器和库路经。
ZYNQ(二)GPIO中MIO 配置LED_第10张图片
ZYNQ(二)GPIO中MIO 配置LED_第11张图片
(11)器件编程与应用运行
构建完裸机应用后,用SDK配置PS、对PL编程、运行应用。
SDK使用系统级配置寄存器SLCR配置PS,同时配置数据也会用于FSBL。Bit流和块内存映射数据也会下载到Zynq中,将自定义的设计逻辑加载到PL中,如果仅需要在PS中运行应用,这步便可省略。
下载和运行应用程序的ELF文件时,SDK的Terminal窗口可以通过STDIN和STDOUT和应用程序进行交互。
在main.c中,编写程序如下:

#include "xgpiops.h"
#include "sleep.h"
int main()
{
     
	static XGpioPs psGpioInstancePtr; //指针实例,指向添加进来的GPIO端口,XGpioPs是一个结构体,包含GPIO的一些参数;分别是: 设备的配置、设备是否初始化并准备好、 所有状态的处理程序、 块处理程序的回调、 设备数据、 GPIO 的最大 pin数量和GPIO的最大的 bank 数量。
	XGpioPs_Config* GpioConfigPtr;//指针实例,XGpioPs_Config 结构体存放的是 GPIO 的设备地址和基地址。
	int iPinNumber= 7;			//LD9连接的是MIO7
	u32 uPinDirection = 0x1;	//1表示输出,0表示输入
	int xStatus;

	//--MIO的初始化,这段程序是一段查找 GPIO 配置程序。XGpiops_Lookupconfig()这个函数是一个 xilinx 官方提供的 GPIO的查找配置的函数, 程序的参数为要查找的 GPIO 的基地址。 基地址可从 xparameters.h中查看,此处基地址为XPAR_PS7_GPIO_0_DEVICE_ID
    GpioConfigPtr = XGpioPs_LookupConfig(XPAR_PS7_GPIO_0_DEVICE_ID);
	if(GpioConfigPtr == NULL)
		return XST_FAILURE;

	xStatus = XGpioPs_CfgInitialize(&psGpioInstancePtr,GpioConfigPtr, GpioConfigPtr->BaseAddr);
	if(XST_SUCCESS != xStatus)
		print(" PS GPIO INIT FAILED \n\r");//查找 GPIO 的配置, 然后判断其是否为空, 若为空则返回查找失败。
	//--MIO的输入输出操作
     XGpioPs_SetDirectionPin(&psGpioInstancePtr, iPinNumber,uPinDirection);//配置MIO输出方向
	 XGpioPs_SetOutputEnablePin(&psGpioInstancePtr, iPinNumber,1);//配置MIO的第7位输出
	/* while(1)
	 {
		XGpioPs_WritePin(&psGpioInstancePtr, iPinNumber, 1);//点亮MIO的第7位输出1
		usleep(500000);	//延时
		XGpioPs_WritePin(&psGpioInstancePtr, iPinNumber, 0);//熄灭MIO的第7位输出0
		usleep(500000);	//延时
	 }*/

while(1)
{
     
	XGpioPs_WriteReg(0xE000A000,0x00000000, 0xFF7FFFFF&0xFFFF0080);
	usleep(500000);	//延时
	XGpioPs_WriteReg(0xE000A000,0x00000000, 0xFF7FFFFF&0xFFFF0000);
	usleep(500000);	//延时
}
    return 0;
}

(12)debug application
调试应用程序与运行应用程序步骤基本相同,一组窗口提供了完整的调试环境,包括调用堆栈状态、源文件查看、分解器、内存、寄存器、其它一些视图,还有控制台。设计者可以设置断点,控制程序执行。

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