在ZYNQ-Linux下操作GPIO和VDMA
目录
- 1. 概述
- 2. GPIO操作
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- 2.1 确定编号
- 2.2 初始化
- 2.3 操作GPIO
- 3. VDMA操作
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- 3.1 设置VDMA
- 3.2 VDMA操作代码
- 4. 结语
1. 概述
此前的文章介绍如何利用petalinux定制ZYNQ-Linux操作系统。当ZYNQ-Linux系统搭建完毕后，需要在这个系统上开发应用程序以完成特定任务，这里面就涉及到如何在ZYNQ-Linux系统上去操作系统硬件资源的问题。目前，网上介绍的比较多的是需要改写Linux操作系统底层的设备树，并编写设备的驱动程序，这样的好处是可以提供一个统一的硬件接口，做到软硬件分离，可以更好地去保护硬件资源，但是实际操作对于初学者来说比较复杂。
本文将介绍一种简单的操作硬件方法，对于一些简单应用，可以直接操作系统的硬件资源，读写寄存器，不需要改写设备树和编写驱动程序。本文将以操作GPIO和操作VDMA两个例子做说明。
2. GPIO操作
本次操作利用GPIO实现LED的点亮及熄灭。硬件如下图所示，LED和ZYNQ的MIO7引脚进行相连。
2.1 确定编号
在目标板的系统中进行入/sys/class/gpio中查看第一个IO设备的编号，从下图可以看出笔者的目标板第一个IO设备的编号为906
2.2 初始化
初始化的代码如下
FILE *fp = NULL;
char path[64];
int led_num = 913;
fp = fopen("/sys/class/gpio/export", "w");
if (fp == NULL)
perror("export open filed");
else
fprintf(fp, "%d", led_num); //创建接口
fclose(fp);
memset(path, 0, sizeof path);
snprintf(path, sizeof(path), "/sys/class/gpio/gpio%d/direction", led_num); //将可变参数格式化成字符串存入path[]
fp = fopen(path, "w");
fprintf(fp, "out"); //设置为输出
fclose(fp);
初始化过程完成了两件事，一个是创建了接口，一个是设置了接口的输入和输出特性。
2.3 操作GPIO
操作GPIO，控制LED灯的亮灭。
FILE *fp = NULL;
int led_num = 913;
char path[50] = {"\0"};
sprintf(path, "/sys/class/gpio/gpio%d/value", led_num);
fp = fopen(path, "w");
fprintf(fp, "%d", 1); // LED亮
//fprintf(fp, "%d", 0); // LED灭
fclose(fp);
跟前面设置GPIO特性一样，对于GPIO的操作，同样也是基于一个文件操作。
3. VDMA操作
本次操作利用VDMA将LMH0341接收到视频写入到DDR内存中，再从内存从读取并通过LMH0340进行输出。ZYNQ的模块连接图如下图所示。
3.1 设置VDMA
首先需要确认VDMA地址，可以利用vivado软件查看VDMA，打开vivado软件并选择Address Editor选项卡可以看到VDMA的地址。如下图。
VDMA的设置如下
LMH0341接收的数据是10Bit的宽度，一个像素值的数据长度是20Bit，所以stream data width设置为24，内部memory map data width设置32。帧缓存的深度设置为3帧。
3.2 VDMA操作代码
VDMA实现视频数据搬运的代码如下。
#include vdma_setup是初始化VDMA的函数 ，从函数的实现来看，在ZYNQ-Linux下实现VDMA操作的方法也是通过文件操作的方式，handle->vdmaHandler = open("/dev/mem", O_RDWR | O_SYNC);由于帧缓存的深度为3，初始化的主要任务是建立3个缓存物理地址和VDMA虚拟地址的映射关系。
vdma_start_triple_buffering中实现了S2MM和MM2S的寄存器设置，相应寄存器的位定义可以参考Xilinx官方文档pg020。
4. 结语
本文主要参考了以下两篇博客，并在前人的基础上做了一些修正和补充。如有错误，欢迎指正。
https://blog.csdn.net/qq_37280428/article/details/123630452
https://blog.csdn.net/luotong86/article/details/52486365