自定义AXI IP核实验——FPGA Vitis篇
文章目录
- 1. 前言
- 2. Vivado工程的编写
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- 2.1 创建自定义IP
- 2.2 添加自定义IP到工程
- 3. Vitis工程的编写
- A. 工程源码下载
1. 前言
Xilinx官方为大家提供了很多IP核，在Vivado的IP Catalog中可以查看这些IP核，用户在构建自己的系统中，不可能只使用Xilinx官方的免费IP核，很多时候需要创建属于自己的用户IP核，创建自己的IP核有很多好处，例如系统设计定制化；设计复用，可以在IP核中加入license，有偿提供给别人使用；简化系统设计和缩短设计时间。用ZYNQ系统设计IP核，最常用的就是使用AXI总线将PS同PL部分的IP核连接起来。本实验将为大家介绍如何在Vivado中构建 AXI总线类型的IP核，此IP核用来产生一个PWM，用这个控制开发板上的LED，做一个呼吸灯的效果。
2. Vivado工程的编写
2.1 创建自定义IP
（1）本实验使用的Vivado工程延用《ZYNQ 串口打印输出——FPGA Vitis篇》中使用的Vivado工程，大家可以查看该文章来了解Vivado工程的建立。
（2）修改Vivado工程，创建自定义IP。点击菜单“Tools->Create and Package IP…”，并点击“Next”。
（3）选择创建一个新的AXI4设备
（4）名称填写AXI_pwm，描述随便填写，然后选择一个合适的位置存放IP。
（5）下面参数可以指定接口类型、寄存器数量等，这里不需要修改，使用AXI Lite Slave接口，4个寄存器。点击“Next”-> “Finish”，完成IP的创建。
（6）重新打开“IP Catalog”，可以看到刚才我们创建的IP。
（7）但这时候的IP并没有PWM功能，只有简单的AXI总线读写寄存器功能。我们需要修改 IP，选择IP，右键“Edit in IP Packager”。在弹出的对话框中，不修改默认信息，点击“OK”。
（8）Vivado打开了一个新的工程。
（9）在Vivado “Flow Navigator”中点击“Add Source”，添加PWM功能代码。这里的PWM功能代码借用的是Alinx公司开发板提供的模块代码，用户也可以根据自己需要更改其它代码。
（10）在Vivado中，修改“AXI_pwm_v1_0.v”文件，增加“pwm”输出端口。
（11）修改“AXI_pwm_v1_0.v”，在例化“AXI_pwm_v1_0_S00_AXI”中添加pwm 端口的例化。
（12）修改“AXI_pwm_v1_0_S00_AXI.v”，添加pwm端口，这个文件是实现AXI4 Lite Slave的核心代码。
（13）修改“AXI_pwm_v1_0_S00_AXI.v”文件，例化我们刚添加的axi_pwm.v文件，并将寄存器slv_reg0和slv_reg1用于pwm模块的参数控制。
（14）在工程源文件“Sources”一栏中双击“component.xml”文件。在“File Groups”选项中点击，“Merge changes from File Groups Wizard”。
（15）同样在“Customization Parameters”选项中点击，“Merge changes from Customization Parameters Wizard”。
（16）点击“Re-Package IP”完成IP的修改。
2.2 添加自定义IP到工程
（1）在Block Design中，点击添加IP，搜索“pmw”，添加“AXI_pwm_v1.0” IP核，并点击“Run Connection Automation”。
（2）导出“pwm”IP核的端口，保存设计，并“Generate Output Products”。
（3）添加“XDC”文件，把pwm_led输出端口分配给ZedBoard上的一个LED灯，编译生成Bit文件。
（4）点击Vivado “Flow Navigator”一栏里的“Generate Bitstream”，等待Vivado生成好bit文件后，在菜单栏“File -> Export -> ExportHardware…”导出硬件信息(.xsa文件)，这里就包含了PS端的配置信息。该步骤如有疑问，可以参考以前的文章《ZYNQ串口打印输出——FPGA Vitis篇》。
3. Vitis工程的编写
（1）点击 Vivado 菜单“Tools-> Launch Vitis IDE”，启动 Vitis。
（2）新建 Vitis平台工程。Vitis工程的建立可以参考以前的文章《ZYNQ串口打印输出——FPGA Vitis篇》。
（3）新建 Vitis应用工程，创建一个名为“AXI_UserIPDemo”的工程，工程模板可以选择“Hello World”。
（4）在APP工程的目录下，可以找到对应我们开发IP的AXI_pwm.h的文件，这个头文件里包含里对自定义IP寄存器的读写宏定义。
（5）在“helloworld.c”文件中，修改“main”函数。我们先通过写寄存器 AXI_PWM_S00_AXI_SLV_REG0_OFFSET，控制PWM输出频率，然后通过写寄存器AXI_PWM_S00_AXI_SLV_REG1_OFFSET控制PWM输出的占空比。
（6）编译工程，将工程下载到硬件板卡上（编译和下载方式见《ZYNQ 串口打印输出——FPGA Vitis篇》）。
实验结果为： 板卡上的LED0灯呈呼吸状亮灭；
A. 工程源码下载
如果大家对我们的文章感兴趣，可以关注我们的公众号：“FpgaHome”：
该工程对应的源码可以通过关注该微信公众号，在公众号输入 ZYNQ_UserIP 来获取工程的下载链接，工程采用的是Vivado2021.1版本。
参考文献：
[1] http://www.alinx.com.cn/.
[2] Zynq-7000 SoC Technical Reference Manual(UG585). Xilinx官方文档
[3] ZYNQ 串口打印输出——FPGA Vitis篇. 图灵研究院