zedboard--用户自定义IP核（pwm发生器）设计（二十）

URL: http://blog.csdn.net/xzyiverson/article/details/12889521

1：实验说明：

对于Zedboard的用户自定义的IP核有两种可行的方案：

一：通过EMIO交换数据（GPIO，SPI），这个其实就是将PL的IP核看作系统的外设，在数据交互性能和效率上都有很大的缺陷。（不常用）

二：利用向导来制作满足AXI协议的IP核，向导自动生成总线相关的代码，做好地址译码逻辑，读写控制逻辑，并在用户工作区生成一些寄存器。我们写的PL逻辑通过读写这些寄存器和PS交互。这也是常用的方法。

Zedboard也有一些自己做好了的IP core，实验八就是用的自带的IP core。

本实验就是采用第二种方法，制作一个简单的PWM发生器。在PL端开发了这个IP核以后，先在裸跑的程序里面调用这个IP core，测试我们的逻辑有没有实现，这个和之前做的实验没有什么区别（zedboard--zynq使用自带外设IP让ARM PS访问FPGA（八），只不过这里是我们自己写的IP core）

PWM发生器内部只有两个寄存器，一个是调节周期的周期寄存器，另一个是调节占空比的占空比寄存器，其中周期寄存器的最高位是状态位，控制PWM波最后是否产生。

2：具体步骤

启动PlanAhead，创建工程，Next,图1

 

输入工程名project_10，Next，图2

 

Next,RTL工程  图3

 

一路Next，不添加任何文件 图4

 

选择board  图5

 

完成工程  图6

 

PlanAhead进入工作视图，在Project Manager中单击那个有+的图标（addsources），出现下图，选择Embedded Sources  图7，图8

 

Next 选着Create Sub-Design。  图9

 

输入名称，这里为system 图10

 

点击finish  图11

 

进入了XPS，提示所建立的一个zynq工程，提示是否建立bsb Wizard，选择yes  图12

 

 

出现下图   图13

 

点击ok  出现   图14

 

选择next 这里不要大意，一定要把右侧的两个东西来remove掉，我当时就是卡在这里。，remove后出现这样的图   图15

 

Finish，点击finish就可以了，然后进入zynq的配置界面，Diligent公司做好了一个配置方案，可以到网上下载到配置文件。

 如图16 17 18

 

Hardware- Createor Import  Periphera  来到欢迎界面   图19

 

Next，创建新的模板（默认选择）  图20

 

Next  默认   图21

 

Next命名工程  图22

 

采用AXI4-Lite 图23

 

Next，这里只要 User logic master support   图24

 

Next，我们要两个寄存器，分别是占空比寄存器和周期寄存器，图25

 

Next，不做任何修改  图26

 

Next，不需要仿真平台  图27

 

Next，  全选图28

第一个选项表示生成的User Logic使用VerilogHDL

第二个选项表示同时生成一个ISE的工程，便于调试和测试Ipcore

第三个选项表示生成软件驱动库文件，方便在SDK里使用Ipcore

 

Next，点击finish就可以了 图29

  

我们自己配置的IP核就建立好了，接下来添加刚完成的IP核，在IP Catalog里面的USER选项中找到它  图30

 

双击PWM_IP,出现  图31

 

选择YES，  图32

 

点击两次ok，出现 图33

 

注意一下不要粘贴外面的（如word文档里面的），容易出错，输入法选择在英文输入法下。

右击pwm_ip_0,View MPD，添加PORT pwm_out=””,DIR=O,如图34（添加在60行），保存并关闭

 

右击pwm_ip_0，Brouse HDLsources,打开pwm_ip.vhd.添加代码

1添加（138行） 将pwm_out接口设置为模块的输出接口

pwm_out                        ：out std_logic；    图35

2添加（253行）将pwm_out接口到user_logic设备

pwm_out                                          ：out std_logic；      图36

3添加（342）将设备的pwm_out接口和IP核的pwm_out接口连接

       pwm_out                        =>pwm_out,    图37

 

 

保存，退出，右击pwm_ip_0，Brouse HDLsources,打开user_logic.v.添加代码

1添加（58行），声明pwm_out接口，添加pwm_out,   图38

2添加（88行）定义pwm_out为输出，而且位宽为1，添加

output              pwm_out;  图39

3接下来就是用户实现段了,令slv_reg0为周期寄存器，slv_reg1为占空比寄存器。此外我们还需要一个计数器（pwm_counter）,下一个周期的开始信号（Over Period）和预输出信号（pre_pwm_out）。

在110添加逻辑

wire  ovprd;

reg   [C_SLV_DWIDTH-1 :0] pwm_counter;

wire                                           pre_pwm_out;

图40

pwm产生器的逻辑

在124行添加逻辑  图41

  // USER logic implementation added here

always @(posedgeBus2IP_Clk)

begin

       if(!Bus2IP_Resetn || ovprd ||~slv_reg1[31])

              pwm_counter=32'h8000_0000;

       else if(slv_reg1[31])

                            pwm_counter=pwm_counter+1'b1;

                     else pwm_counter=pwm_counter;

end

 

assignovprd=(pwm_counter[30:0]==slv_reg0[30:0])?1'b1:1'b0;

assignpre_pwm_out=(slv_reg1<pwm_counter)?1'b0:1'b1;

assignpwm_out=pre_pwm_out & slv_reg1[31];

 

保存，退出，在project菜单中选择RescanUser Repositories，从port中可以看到我们新添加的引脚pwm_out.选择External Ports把引脚引出去，如图42

 

打开Address标签页，单击右上角的GeneratedAddresses按钮，如图43

 

单击project –>Design Rule Check,没有报错，关闭xps，回到PlanAhead图44

在system.xmp文件上右击，选择CreateTop HDL   图45，46

 

单击Add source按钮，选择Add orCreate Constrains 单击Next 图47

 

单击 Create File…选项  图48

 

改文件名 图49，finish就可以了

 

单击左边的Run Synthesis ，这里就出错了，如图50，

 

在tcl console 按下ctrl +f 输入error，如图51一看是user_logic.v出错了，<slv_reg> is not d eclared这个时候启动xps，改正错误，可以看到图41，确实是错的，应该在128和134行为slv_reg1，而我漏掉了1，改正，保存，退出xps，重新Run Synthesis，这里也是寻找解决错误的方法。

过程结束后会弹出对话框，图52

 

选择Open Synthesized Design，会有一些警告，忽略，打开I/O Port标签，由于以前一直用Altera，这个标签找了一会儿（window->I/O Port）,设置pwm_out的引脚，保存。图53

选择Select an existing file

 

看不到system.ucf，重启PlanAhead，这时候就可以看到system.ucf文件的内容如下 图54

 

单击左边的Generate Bitstream.单击yes，完成implementation，至此硬件工程就做完了。（这个过程又点长）

在PlanAhead中，单击File->Export->ExportHardware  图55

 

建立c工程 图56

 

选择Xilinx Tools->Repositories，单击new，找到工程路径，图57

在hello_bsp_0上右击，选择BoardSupport Package Setting ，找到drivers中得pwm_ip_0,修改Driver，图58，如果你没有出现估计就悲剧了。

 

然后我们将自设的IP核的Driver添加进来后就可以添加c代码了。图59

    /**
     * 通过用户自设IP，输出pwm波至LED T22,显示不同亮度。
     * IP核说明：
     * pwm_ip有两个32位寄存器，slv_reg0和slv_reg1。slv_reg0是周期寄存器，
     * slv_reg1是占空比寄存器。pwm_out是ip核的输出端口。其逻辑定义在user_logic.v
     * 文件中由用户自己完成。
     *
     * 软件自动生成pwm_ip.h文件，该文件提供了对pwm_ip进行读写的函数。实际上
     * 就是xil_out和xil_in的宏定义。寄存器地址在xps中的ports和Address中可以
     * 查看。将pwm_ip添加后，其寄存器地址XPAR_PWM_IP_0_BASEADDR将会定义在
     * xparameter.h中。
     *
     * 下面两句先是设定了pwm周期为10000，又设置占空比为5000。其基地址位于xparameter.h
     * 中，slv_reg0偏移地址为0,(因为它是第一个寄存器)，slv_reg1偏移地址为4,(因为它是
     * 第二个，且slv_reg0为32位，占4个字节)。10000和0x80000000+5000分别是要写入寄存器
     * 的数据。其中0x80000000是因为user_logic.v中编写pwm逻辑时，计数器只用了前31位，MSB
     * 被用于溢出判断，从而判断周期是否结束。
     */

 

修改bug在hello_bsp_0上面有一个红色的叉，是有一个宏没有设置，需要手动设置这个宏，找到pwm_ip_selftest,c这个文件，C:\zedboard\project_11\project_11.srcs\sources_1\edk\system/drivers/pwm_ip_v1_00_a/src/pwm_ip_selftest.c（我的目录在这里）

注释 #include "xio.h"

添加#define PWM_IP_USER_NUM_REG 2   图60

保存，等待工程编译结束。

出现图61的错误，解决办法。重新建立一个c工程。然后和上面的是一样的，至于原因就不知道了。

测试

选择Xilinx Tools->Program FPGA

在hello_world_0工程上右击，选择RunAs->Launch on Hardware,用示波器看波形结果是正确的，修改helloworld.c 中的占空比可以看到不同的波形。

易出错的地方：

第一个：在添加vhdl和verilog代码的时候以及找错误的方法。

        第二个是出现类似于以下的错误： "Building target: hello_world_0.elf Invoking: ARM gcc linker arm-xilinx-eabi-gcc -Wl,-T -Wl,../src/lscript.ld -L../../standalone_bsp_0/ps7_cortexa9_0/lib -o"hello_world_0.elf" ./src/helloworld.o ./src/platform.o -l-Wl,--start-group,-lxil,-lgcc,-lc,--end-group ../lib/gcc/arm-xilinx-eabi/4.6.1/../../../../arm-xilinx-eabi/bin/ld.exe: cannot find -l-Wl,--start-group,-lxil,-lgcc,-lc,--end-group collect2: ld returned 1 exit status make: *** [hello_world_0.elf] Error 1"解决方法就是重新新建一个c工程，（冲PlanAhead重新导入一次），原因不祥。

       以上都在上面有提到过。这次是用裸跑的程序来调用IPcore，下次实验是要为这个IPcore开发Linux系统上的设备驱动，使得运行在Linux上的应用程序可以使用这个驱动程序与PL端进行通信，从而控制PWM的输出。