教程:在ZYBO板卡实现PL-PS交互

目的:学会vivado PL-PS协同开发流程

平台:ZYBO开发板,zynq-7010 clg400芯片

工具:Vivado 2014.4

功能:实现PL-PS协同通信,PS通过AXI总线读取PL部分的GPIO状态(对应zybo的四个开关输入),然后根据读取值,写入GPIO(对应zybo的四个LED输出)

 

1)  打开vivado,点击create newproject:


2)  输入工程名、工程路径,如下图。然后点击next:


3)  在project type界面中,按如下图方式勾选,点击next:


4)  在search中输入xc7z010clg400,然后选择xc7z010clg400-1芯片(此芯片为zybo开发板采用的芯片)。如下图所示。点击next:


5)  点击finish,新建工程完成。

教程:在ZYBO板卡实现PL-PS交互_第1张图片

6)  工程界面如下图。在vivado下建立工程,有以下几种情况:1.如果没有涉及到PS部分,可以采用基于v文件或者diagram的工程。基于v文件的工程是由一个个的verilog或vhdl或ip组成的;基于diagram的工程是先新建一个diagram,然后在diagram中添加一个个的ip。2.如果用到了PS,那只能采用基于diagram的工程。


7)  此工程用到了PS部分,因此需要先建一个diagram,然后在diagram中添加PS,以及各种IP。点击工程左侧的createblock design:


8)  在新弹出的窗口中保持默认,点击ok,如下图。这样就创建了一个名为design_1的diagram:

教程:在ZYBO板卡实现PL-PS交互_第2张图片

9)  首先需要添加PS核。在diagram中右击鼠标,选择addip:


10)             在search中输入zynq,选择zynq核,双击完成PS的添加:


11)             双击添加后的PS核,然后点击上方的Import xps settings,导入zybo的板卡网表文件zybo_zynq_def.xml,然后点击ok。如下图红框所示。


12)             此时在zynq block design中,有一些接口的后面已经打上了√,如下图所示。点击ok完成配置。

教程:在ZYBO板卡实现PL-PS交互_第3张图片

13)             此PS核在diagram中如下图所示:

教程:在ZYBO板卡实现PL-PS交互_第4张图片

14)             点击run block automation,然后在弹出界面中直接点击ok。

教程:在ZYBO板卡实现PL-PS交互_第5张图片

15)             此时,可以发现,ps的DDR和FIX Io已经连接到板卡上了:

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16)             然后再添加一个axi总线的gpio  ip核。右击空白处,选择addip,然后搜索gpio,双击AXI GPIO完成IP的添加:

教程:在ZYBO板卡实现PL-PS交互_第7张图片

17)             双击GPIO IP,按如图配置,包含4bit的输入和4bit的输出,然后点击ok:

教程:在ZYBO板卡实现PL-PS交互_第8张图片

18)             此时diagram界面如下所示。我们需要建立IP与PS之间的通道。点击Run connection automation,如下图所示:

教程:在ZYBO板卡实现PL-PS交互_第9张图片

19)             勾选“all automation“,点击ok:


20)             等待几秒,diagram会自动连接,如图所示:

教程:在ZYBO板卡实现PL-PS交互_第10张图片

此处详解:PS核与PL的IP之间通信方式只有一种,那就是通过AXI总线。AXI interconnect IP是一个功能强大的IP,它能管理多个AXI接口的IP。用户如果用到多个AXI IP,那么只需PS将M_AXI_GP0引脚连接到AXI interconnect Ip的SO0_AXI引脚,再将AXI interconnect ip的输出分别连接到每个AXI IP的S_AXI引脚即可,省去了多个AXI互联的管理问题。Processor System Reset IP为其他IP提供复位信号。

连接完毕axi ip后,还需进行ip的地址分配,以便ps部分对IP的调用。在Address Editor一栏,直接点击左侧的auto assign address按钮。如下图所示:

教程:在ZYBO板卡实现PL-PS交互_第11张图片

21)             接下来将GPIO引脚重新命名。在diagram中点击gpio_rtl引脚,在External Interface Properities窗口中的name栏,可以将引脚重命名,如下图所示:

教程:在ZYBO板卡实现PL-PS交互_第12张图片

22)             在上图中name一栏将gpio_rtl改为sw,按回车键完成命名。同样将gpio_rtl_0命名为led。


23)             生成diagram的顶层v文件。在source窗口中右击,选择Create HDL Wrapper。如下图所示。在新对话框中直接点击ok。

 教程:在ZYBO板卡实现PL-PS交互_第13张图片

24)             接下来需要添加引脚约束文件。点击工程界面左侧的Add Source,然后在Add Source窗口中选择第一个,如下图所示,然后点击next:

教程:在ZYBO板卡实现PL-PS交互_第14张图片

25)             点击create file,然后输入约束文件的名字为ps_pl_test。点击ok,然后在add source界面中点击finish,完成约束文件的创建。


26)             在source窗口的constrs_1下,双击xdc文件,输入以下约束内容(引脚约束关系请参阅zybo的reference manual):

#switchsignals

set_propertyPACKAGE_PIN G15 [get_ports {sw_tri_i[0]}]

set_propertyIOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports {sw_tri_i[0]}]

set_propertyPACKAGE_PIN P15 [get_ports {sw_tri_i[1]}]

set_propertyIOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports {sw_tri_i[1]}]

set_propertyPACKAGE_PIN W13 [get_ports {sw_tri_i[2]}]

set_propertyIOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports {sw_tri_i[2]}]

set_propertyPACKAGE_PIN T16 [get_ports {sw_tri_i[3]}]

set_propertyIOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports {sw_tri_i[3]}]

 

#ledsignals

set_propertyPACKAGE_PIN M14 [get_ports {led_tri_o[0]}]

set_propertyIOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports {led_tri_o[0]}]

set_propertyPACKAGE_PIN M15 [get_ports {led_tri_o[1]}]

set_propertyIOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports {led_tri_o[1]}]

set_propertyPACKAGE_PIN G14 [get_ports {led_tri_o[2]}]

set_propertyIOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports {led_tri_o[2]}]

set_propertyPACKAGE_PIN D18 [get_ports {led_tri_o[3]}]

set_property IOSTANDARD LVCMOS33[get_ports {led_tri_o[3]}]

如下图所示:

教程:在ZYBO板卡实现PL-PS交互_第15张图片

27)             此时,直接点击工程界面左侧的generate bitstream。工程会自动综合、实现、生成bitstream。

教程:在ZYBO板卡实现PL-PS交互_第16张图片

28)             生成bit后,会弹出以下窗口。直接关闭即可。


29)             在工程顶部菜单栏,点击file->export->export hardware,在弹出窗口中勾选includebitstream,点击ok:

教程:在ZYBO板卡实现PL-PS交互_第17张图片

30)             然后点击file->launch SDK,在新窗口中点击ok,启动SDK

31)             此时SDK界面如下所示:


32)             点击file->new->new application project,然后在Projectname中输入hello,保持其他默认,点击next:

教程:在ZYBO板卡实现PL-PS交互_第18张图片

33)             保持默认的helloworld工程模板,点击finish:

教程:在ZYBO板卡实现PL-PS交互_第19张图片

34)             修改helloworld.c的代码如下,然后ctrl+s保存。保存后sdk会自动build。

#include <stdio.h>

#include "platform.h"

#include "xgpio.h"

 

XGpioSW_LED;

#define SW_CHANNEL 1

#define LED_CHANNEL 2

#define SW_IN XGpio_SetDataDirection(&SW_LED, SW_CHANNEL, 0x0f)

#define LED_OUT XGpio_SetDataDirection(&SW_LED, LED_CHANNEL, 0x00)

#define SW_VALUE XGpio_DiscreteRead(&SW_LED, SW_CHANNEL)

 

int init_gpio()

{

 int Status;

    /*

    *Initialize the IIC GPIO

    */

    Status= XGpio_Initialize(&SW_LED, XPAR_AXI_GPIO_0_DEVICE_ID);

    if (Status != XST_SUCCESS){

    return XST_FAILURE;

    }

    SW_IN;

    LED_OUT;

    return XST_SUCCESS;

}

int main()

{

   init_platform();

 

   print("Hello World\n\r");

   init_gpio();

   intvalue;

   while(1)

   {

    value = SW_VALUE;

    XGpio_DiscreteWrite(&SW_LED, LED_CHANNEL,value);

   }

 

   cleanup_platform();

   return0;

}

35) 连接好ZYBO板卡,上电,等待自动安装完驱动。然后点击programFPGA按钮,如下图:

教程:在ZYBO板卡实现PL-PS交互_第20张图片

在弹出的Program FPGA 窗口中直接点击program。等待板子上绿色灯亮起,下载bit完毕。

教程:在ZYBO板卡实现PL-PS交互_第21张图片

36) 下载bit完毕,接着就是运行PS了。在工程左侧Procject Explorer栏,右击hello->RunAs->Launch on Hardware,如下图:

教程:在ZYBO板卡实现PL-PS交互_第22张图片

37)稍等几秒,就可以操作SW了。LED的状态随着SW的改变而改变。

                


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