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。

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：

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。

13）             此PS核在diagram中如下图所示：

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

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

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：

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：

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：

19）             勾选“all automation“，点击ok：

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

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：

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：

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。

 

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：

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：

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。

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：

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：

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

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：

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。

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：

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。