ZYNQ PS-PL数据交互方式总结

一,中断:

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二,IO方式:MIO EMIO GPIO

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MIO分配在bank0和bank1直接与PS部分相连,EMIO分配在bank2和接和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,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。
1 MIO与EMIO概念
MIO:多功能IO接口,属于Zynq的PS部分,在芯片外部有54个引脚。这些引脚可以用在GPIO、SPI、UART、TIMER、Ethernet、USB等功能上,每个引脚都同时具有多种功能,故叫多功能。
EMIO:扩展MIO,依然属于Zynq的PS部分,只是连接到了PL上,再从PL的引脚连到芯片外面实现数据输入输出。
 
2 MIO与EMIO的使用例程(双串口、双网口等的实现)
以双串口为例:
实现功能:
①   实现数据直接从PS的MIO口接收与发送
②   通过PL口实现数据的接收与发送
③   实现数据的双串口接收与发送(即PS可同时从两个UART口接收或发送数据)
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例如:https://blog.csdn.net/wangjie36/article/details/104765783

三,BRAM或FIFO或EMIF

1,通过BRAM实现PL/PS之间交互

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(1)PS 的配置如下图所示。使能 M_AXI_GP0 口,将 FCLK_CLK0 设为 100MHz ,使能 PL PS 的中断。
 
 
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(2)AXI BRAM Controller   IP 核连接 PS M_AXI_GP0 口和 BRAM ,完成 AXI 接口至 BRAM 接口的转换。
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(3)添加 BRAM ,将 BRAM 设置为双口 RAM ,将 PORTA AXI BRAM Controller 连接, PS 通过 PORTA 读写 BRAM ,将 PORTB 引出至外部模块, PL 通过 PORTB 读写 BRAM
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(4)由于要与 AXI BRAM Controller 进行连接, BRAM 接口的位宽固定为 32 位。 BRAM 的深度无法在该 IP 中进行设置,需要在所有模块连接完成后,在 Address Editor 里对 AXI BRAM Controller 的地址范围进行设置,这里 设置为 4KB。该地址范围即对应 BRAM 的深度。Other Options中去掉 Enable Safety Circuit的勾选。
 
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2,通过AXI-Stream FIFO完成PS和PL部分的数据交互

S_AXI,PS读写FIFO数据接口;AXI_STR_TXC,发送控制端口;AXI_STR_TXD,发送数据端口;AXI_STR_RXD,接收数据端口

AXI DATA FIFO,读接口AXI4-FILL,写接口AXI4-FULL。

AXI-Stream FIFO,读接口PS AXI4-LITTLE,写接口PL AXI4-LITTLE。

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使用AXI-Stream FIFO,FCLK_CLK0使用100MHz时,有警告。50MHz,125MHz没有发现警告

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3,通过 EMIF 进行 PS 与 PL 间数据交互

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(1)位宽设置为 32bit 其他参数默认,其中 Base Address High Address AXI_EMC IP ZYNQ 4GB 地址空间中的分配的地址
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(2)设置 Memory Type Async SRAM , 也就是异步 SRAM 。这种 SRAM 读写起来比较方便。位宽设置为 32bit Timing Parameters AXI 系统时钟为 100M 的情况下的时间参数,如果采用其他时钟可能要修改时间参数。
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四,AXI DMA:PS通过AXI-lite向AXI DMA发送指令,AXI DMA通过HP通路和DDR交换数据,PL通过AXI-S读写DMA的数据。

此处详细讲,很多内容敬请期待一步步更新:

首先PS通过AXI-lite配置DMA的工作模式,然后,PS将数据写入DDR,再然后,PS控制DMA读出之前写入的数据,将数据流写入FIFO(读完后DMA会向PS发送中断),再然后,PS控制DMA将FIFO的数据流再通过AXI总线写回DDR(写完后DMA会向PS发送中断),PS判断写入的数据和读出的数据是否一致。

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Tries为测试次数,TxBufferPtr的地址为DMA发送的数据到设备的地址,RxBufferPtr地址则是设备发给DMA的存储地址,MAX_PKT_LEN为一次测试的测试长度,数据从0x55开始递增。

一次测试的过程:

PS的 for 循环产生数据—>PS的数据写入DDR—>PS配置DMA接收通道—>PS配置DMA发送通道(数据开始发送)—>发送的数据经过FIFO回到DMA—>DMA中断到达后观察数据—>进行下一次测试

 

五,DDR3:通过对AXI HP接口的操作来实现。

PL实现AXI4接口,通过S AXI HP接口读取ps侧DDR3数据. 例程功能:PL,PS向指定地址写数据,对方来读。

AXI-DMA:实现从PS内存到PL高速传输高速通道AXI-HP<---->AXI-Stream的转换
AXI-Datamover:实现从PS内存到PL高速传输高速通道AXI-HP<---->AXI-Stream的转换,完全由PL控制的,PS是完全被动的。
AXI-VDMA:实现从PS内存到PL高速传输高速通道AXI-HP<---->AXI-Stream的转换,是专门针对视频、图像等二维数据的。
AXI-CDMA IP: 这个是由PL完成的将数据从内存的一个位置搬移到另一个位置,无需CPU来插手。和Stream没有关系。

六,内部回环串口

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module system_wrapper
   (
    //uart_rtl_0_rxd,
    //uart_rtl_0_txd,
    uart_rtl_1_rxd,
    uart_rtl_1_txd,
    sys_clk,
    sys_rst_n);

  //input uart_rtl_0_rxd;
  //output uart_rtl_0_txd;
  input uart_rtl_1_rxd;
  output uart_rtl_1_txd;
  input sys_rst_n;
  input sys_clk;

  wire [7:0]gpio_rtl_0_tri_o;
  wire uart_rtl_0_rxd;
  wire uart_rtl_0_txd;
  wire uart_rtl_1_rxd;
  wire uart_rtl_1_txd;

  system system_i
       (
        .uart_rtl_0_rxd(uart_rtl_0_rxd),
        .uart_rtl_0_txd(uart_rtl_0_txd),
        .uart_rtl_1_rxd(uart_rtl_1_rxd),
        .uart_rtl_1_txd(uart_rtl_1_txd));
        
        
        //parameter define
        parameter  CLK_FREQ = 100000000;         //定义系统时钟频率
        parameter  UART_BPS = 115200;           //定义串口波特率
        
        //wire define   
        wire       uart_recv_done;              //UART接收完成
        wire [7:0] uart_recv_data;              //UART接收数据
        wire       uart_send_en;                //UART发送使能
        wire [7:0] uart_send_data;              //UART发送数据
        wire       uart_tx_busy;                //UART发送忙状态标志
        
        //*****************************************************
        //**                    main code
        //*****************************************************
       // assign uart_rxd=uart_rtl_0_txd;
      //  assign uart_txd=uart_rtl_0_rxd;
        //串口接收模块     
        uart_recv #(                          
            .CLK_FREQ       (CLK_FREQ),         //设置系统时钟频率
            .UART_BPS       (UART_BPS))         //设置串口接收波特率
        u_uart_recv(                 
            .sys_clk        (sys_clk),
            .sys_rst_n      (sys_rst_n),
            
            .uart_rxd       (uart_rtl_0_txd),//uart_rtl_0_txd
            .uart_done      (uart_recv_done),
            .uart_data      (uart_recv_data)
            );
        
        //串口发送模块    
        uart_send #(                          
            .CLK_FREQ       (CLK_FREQ),         //设置系统时钟频率
            .UART_BPS       (UART_BPS))         //设置串口发送波特率
        u_uart_send(                 
            .sys_clk        (sys_clk),
            .sys_rst_n      (sys_rst_n),
             
            .uart_en        (uart_send_en),
            .uart_din       (uart_send_data),
            .uart_tx_busy   (uart_tx_busy),
            .uart_txd       (uart_rtl_0_rxd )//uart_rtl_0_rxd
            );
            
        //串口环回模块    
        uart_loop u_uart_loop(
            .sys_clk        (sys_clk),             
            .sys_rst_n      (sys_rst_n),           
           
            .recv_done      (uart_recv_done),   //接收一帧数据完成标志信号
            .recv_data      (uart_recv_data),   //接收的数据
           
            .tx_busy        (uart_tx_busy),     //发送忙状态标志      
            .send_en        (uart_send_en),     //发送使能信号
            .send_data      (uart_send_data)    //待发送数据
            );
        
endmodule

七,其它自定义IP

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