FPGA_ZYNQ_XADC

提示：文章写完后，目录可以自动生成，如何生成可参考右边的帮助文档

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前言

使用芯片内部 XADC 采集片上电压以及温度

一、ADC介绍

Xilinx 7 系列的 ADC 是一个双 12 位分辨率的而且每秒一兆（MSPS, 1 Mega sample per second）采样速率的模数转换器，是一种通用的、高精度的模数转换器，双通道的 ADC 支持单极和差分输入工作模式，其最多可支持 17路外部模拟输入通道。

由图可看到 ADC 分为 12 位的 A 和 B 两个其中
ADC A 可以对供电电压进行采样，供电电压包括 VCCINT、VCCAUX、VCCBRAM，其中 Zynq-7000 系列的芯片还支持对 VCCPINT、VCCPAUX 和 VCCO_DDR 的采样，还包括温度的采样和外部模拟输入的采样。ADC B 只能对外部模拟输入进行采样转换

二、使用步骤

1.搭建FPGA BD工程

1.1新建工程

1.2搭建 FPGA BD 工程

创建BD文件，添加并配置ZYNQ处理器




把PS的时钟可以接入PL部分，连接FCLK_CLK0和M_AXI_GPO_ACLK
双击ZYNQ CPU IP，对其进行设置,使其对应我们的硬件设置,否则SDK的程序会崩溃。
时钟配置

内存配置
MZ7XA-7020、MZ7XB-7020、MZ702N、MZ702P、MZ7015、MZ7035、MZ7100 的内存型号为 1024GB，选取内存型号MT41K256M16RE-125
MZ7XA-7010mini 的内存为 512MB,选取内存型号：MT41K128M16 JT-125

设置外设接口，Bank0 IO Voltage为LVCMOS3.3V，Bank1 IO Voltage为LVCMOS1.8V
QSPI FLASH配置：
串口配置：

添加XADC的IP到BD文件
双击XADC进行配置
采样方式采用 AXI4Lite，连续采样模式，Channel Sequencer 模式,DCLK 设置 100M

勾选采集信号
VCCINT：内部 PL 核心电压
VREFP：XADC 正参考电压
VREFN：XADC 负参考电压
VCCBram：PL BRAM 电压
VCCPInt：PS 内部核心电压
VCCPAux：PS 辅助电压
VCCDdr：DDR RAM 的工作电压

右击 system.bd, 单击Generate Output Products


右击system.bd 选择 Create HDL Wrapper

1.3生成bit文件导入硬件加载SDK

生成 Bit 文件。导出到硬件: FileExport HardwareInclude bitstream
加载 SDK：FileLaunch SDKOK

2.新建SDK工程

选择 File->New->Application Project

将例程主函数复制到工程工程函数

代码如下（示例）：

/*
 * main.c
 *
 *  Created on: 2016年6月25日
 *      Author: Administrator
 */
#include 
//#include "platform.h"
#include "xadcps.h"
#include "xil_types.h"
#define XPAR_AXI_XADC_0_DEVICE_ID 0

//void print(char *str);

static XAdcPs XADCMonInst;

int main()
{

  XAdcPs_Config *ConfigPtr;
  XAdcPs *XADCInstPtr = &XADCMonInst;

  //status of initialisation
  int Status_ADC;

  //temperature readings
  u32 TempRawData;
  float TempData;

  //Vcc Int readings
  u32 VccIntRawData;
  float VccIntData;

  //Vcc Aux readings
  u32 VccAuxRawData;
  float VccAuxData;

  //Vbram readings
  u32 VBramRawData;
  float VBramData;

  //VccPInt readings
  u32 VccPIntRawData;
  float VccPIntData;

  //VccPAux readings
  u32 VccPAuxRawData;
  float VccPAuxData;

  //Vddr readings
  u32 VDDRRawData;
  float VDDRData;

 // init_platform();

    //printf("Adam Edition MicroZed Using Vivado How To Printf \n\r");

    //XADC initilization

     ConfigPtr = XAdcPs_LookupConfig(XPAR_AXI_XADC_0_DEVICE_ID);
       if (ConfigPtr == NULL) {
           return XST_FAILURE;
         }

       Status_ADC = XAdcPs_CfgInitialize(XADCInstPtr,ConfigPtr,ConfigPtr->BaseAddress);
       if(XST_SUCCESS != Status_ADC){
           print("ADC INIT FAILED\n\r");
           return XST_FAILURE;
        }

       //self test
       Status_ADC = XAdcPs_SelfTest(XADCInstPtr);
     if (Status_ADC != XST_SUCCESS) {
       return XST_FAILURE;
     }

		//stop sequencer
		XAdcPs_SetSequencerMode(XADCInstPtr,XADCPS_SEQ_MODE_SINGCHAN);

		//disable alarms
		XAdcPs_SetAlarmEnables(XADCInstPtr, 0x0);

		//configure sequencer to just sample internal on chip parameters
		XAdcPs_SetSeqInputMode(XADCInstPtr, XADCPS_SEQ_MODE_SAFE);


		//configure the channel enables we want to monitor

		XAdcPs_SetSeqChEnables(XADCInstPtr,XADCPS_CH_TEMP|XADCPS_CH_VCCINT|XADCPS_CH_VCCAUX|XADCPS_CH_VBRAM|XADCPS_CH_VCCPINT| XADCPS_CH_VCCPAUX|XADCPS_CH_VCCPDRO);

		while(1)
		{
			TempRawData = XAdcPs_GetAdcData(XADCInstPtr, XADCPS_CH_TEMP);
			TempData = XAdcPs_RawToTemperature(TempRawData);
			printf("Raw Temp %lu Real Temp %f \n\r", TempRawData, TempData);

			VccIntRawData= XAdcPs_GetAdcData(XADCInstPtr, XADCPS_CH_VCCINT);
			VccIntData = XAdcPs_RawToVoltage(VccIntRawData);
			printf("Raw VccInt %lu Real VccInt %f \n\r", VccIntRawData,VccIntData);

			VccAuxRawData = XAdcPs_GetAdcData(XADCInstPtr, XADCPS_CH_VCCAUX);
			VccAuxData = XAdcPs_RawToVoltage(VccAuxRawData);
			printf("Raw VccAux %lu Real VccAux %f \n\r", VccAuxRawData,VccAuxData);


			VBramRawData = XAdcPs_GetAdcData(XADCInstPtr, XADCPS_CH_VBRAM);
			VBramData = XAdcPs_RawToVoltage(VBramRawData);
			printf("Raw VccBram %lu Real VccBram %f \n\r", VBramRawData, VBramData);

			VccPIntRawData = XAdcPs_GetAdcData(XADCInstPtr, XADCPS_CH_VCCPINT);
			VccPIntData = XAdcPs_RawToVoltage(VccPIntRawData);
			printf("Raw VccPInt %lu Real VccPInt %f \n\r", VccPIntRawData, VccPIntData);

			VccPAuxRawData = XAdcPs_GetAdcData(XADCInstPtr, XADCPS_CH_VCCPAUX);
			VccPAuxData = XAdcPs_RawToVoltage(VccPAuxRawData);
			printf("Raw VccPAux %lu Real VccPAux %f \n\r", VccPAuxRawData, VccPAuxData);

			VDDRRawData = XAdcPs_GetAdcData(XADCInstPtr, XADCPS_CH_VCCPDRO);
			VDDRData = XAdcPs_RawToVoltage(VDDRRawData);
			printf("Raw VccDDR %lu Real VccDDR %f \n\r", VDDRRawData, VDDRData);
		 }

		return 0;
}

3.代码分析

代码如下（示例）：

data = pd.read_csv(
    'https://labfile.oss.aliyuncs.com/courses/1283/adult.data.csv')
print(data.head())

该处使用的url网络请求的数据。

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代码分析

在系统查找，是否有这个设备的定义
  ConfigPtr = XAdcPs_LookupConfig(XPAR_AXI_XADC_0_DEVICE_ID);
       if (ConfigPtr == NULL) {
           return XST_FAILURE;
         }

将传入的ID参数与xilinx头文件中已定义的XADC的设备ID进行相等判断
如果一致将XAdcPs_ConfigTable地址返回，否则返回空
XAdcPs_Config *XAdcPs_LookupConfig(u16 DeviceId)
{
	XAdcPs_Config *CfgPtr = NULL;
	u32 Index;

	for (Index=0; Index < 1; Index++) {
		if (XAdcPs_ConfigTable[Index].DeviceId == DeviceId) {
			CfgPtr = &XAdcPs_ConfigTable[Index];
			break;
		}
	}

	return CfgPtr;
}

设备初始化
       Status_ADC = XAdcPs_CfgInitialize(XADCInstPtr,ConfigPtr,ConfigPtr->BaseAddress);
       if(XST_SUCCESS != Status_ADC){
           print("ADC INIT FAILED\n\r");
           return XST_FAILURE;
        }

采样前自检
       Status_ADC = XAdcPs_SelfTest(XADCInstPtr);
     if (Status_ADC != XST_SUCCESS) {
       return XST_FAILURE;
     }

停止定序器并关闭警告
		XAdcPs_SetSequencerMode(XADCInstPtr,XADCPS_SEQ_MODE_SINGCHAN);
		XAdcPs_SetAlarmEnables(XADCInstPtr, 0x0);

复位定序器并设为输入模式，使能采样通道
XAdcPs_SetSeqInputMode(XADCInstPtr, XADCPS_SEQ_MODE_SAFE);		XAdcPs_SetSeqChEnables(XADCInstPtr,XADCPS_CH_TEMP|XADCPS_CH_VCCINT|XADCPS_CH_VCCAUX|XADCPS_CH_VBRAM|XADCPS_CH_VCCPINT| XADCPS_CH_VCCPAUX|XADCPS_CH_VCCPDRO);

最后通过XAdcPs_GetAdcData获取对应值，库中有对应数值转换函数
以获取温度为例
		TempRawData = XAdcPs_GetAdcData(XADCInstPtr, XADCPS_CH_TEMP);
			TempData = XAdcPs_RawToTemperature(TempRawData);
在库中有#define XAdcPs_RawToTemperature(AdcData)				\
	((((float)(AdcData)/65536.0f)/0.00198421639f ) - 273.15f)

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总体步骤：

1，查询id
2，初始化设备
3，关闭定定序器
4，关闭报警
5，复位定序器，设为输入模式
6，使能采样通道
7，获取采样值