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从小白到专家:网友亲身实践教您上手 ZYNQ 开发 | Zynq 常用外设快速上手指南(下)

2019-09-11
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ZYNQ 对 Memory 的操作

参考工程见“ZYBO_Memory_GPIO_Interrupt_demo.xpr”。(工程文件下载,请点击“阅读原文”,进入论坛下载)


ZYNQ有专用的DDR Controller接口,如果外部硬件连接了DDR器件,于是在ZYNQ Processing System中正确配置了相应的信号和参数后,DDR就可以成为ZYNQ的内存,在SDK中可以直接使用memcpy、memset以及类似的函数对于Memory空间进行操作。


Step1:查看ZYBO的原理图,找到相应的配置。ZYBO原理图中与DDR相关的部分如下图所示。


于是得到两个信息,第一个所使用的芯片是MT41J128M16JT-125,第二个是两片DDR3颗粒是通过位拼接完成的,也就是数据位宽为32bit。


Step2:在Block Design中对DDR部分的参数进行配置。


Step3:完成Block Design设计,产生Bitstream,导入SDK。


Step4:在SDK中编写Memory测试代码。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "platform.h"
#include "xil_printf.h"
#include "xil_types.h"
#include "xil_io.h"
int main()
{
    u32 test_src[100];
    int i;
    int readback;

    init_platform();
    u32 *result = (u32*) malloc(sizeof(u32) * 100);

    if (result) {
       memset(result, 0, sizeof(u32) * 100);
    } else {
       return 0;
    }

    for(i=0;i<99;i++)
    {
       test_src[i]=i;
    }

   memcpy(result,test_src,100 * sizeof(u32));

    for(i=0;i<100;i++)
    {
       readback = Xil_In32(result+i);

其中特别需要学习的就是malloc与memcpy的使用方法。



ZYNQ 中 MIO/EMIO GPIO 的使用

参考工程见“ZYBO_Memory_GPIO_Interrupt_demo.xpr”。


MIO是PS端的外部引脚,共有54个;EMIO是PL端的外部引脚,共有64个。ZYNQ支持通过配置将PS的控制器信号通过EMIO输出,例如PS自带的UART Controller,如果正常选择引脚只能选择MIO引脚输出,但是通过设置可以选择连接到EMIO引脚。同时EMIO引脚也可以作为PS端的扩展引脚,即经过扩展PS一共可以控制118个引脚。


该例程演示将4个EMIO设置为PS的扩展引脚,这4个EMIO连接着LED。于是,与“将用户逻辑设计封装成IP”中的实验相比,同样是控制外部4个LED,就不需要另外设计一个逻辑模块,并封装成IP作为PS的外设了,可以直接通过SDK的程序进行控制。

注意

1. 用于扩展GPIO的EMIO和用于扩展外设的EMIO是完全独立的,GPIO的EMIO共有64个,由2个bank组成,如下图所示。

2. EMIO的内部排序按照EMIO54、EMIO55... ... EMIO117,以此类推。有了EMIO的编号之后就与内部控制EMIO的寄存器一一对应;而EMIO在外部与外部引脚的对应关系又是可以通过管脚约束进行更改的。于是可以得出:不能通过EMIO的外部引脚的关系确定其内部寄存器的地址。工具对于EMIO GPIO的连接关系是按照从EMIO54开始依次向上排列。

Step1:在Block Design中加入ZYNQ7 Processing System,在ZYNQ7 Processing System配置中添加EMIO GPIO,如下图所示。通过设置EMIO GPIO Width来选择扩展EMIO GPIO的个数,此时就完成了与内部寄存器之间的对应关系,规则就是从EMIO54开始向上排列。


Step2:将ZYNQ的EMIO连接到外部引脚。右击生成的GPIO信号,点击Make External。


Step3:约束EMIO与外部引脚Pad的对应关系以及EMIO的电平标准。


方法有两种:


第一种是通过XDC约束文件进行约束,需要先将Block Design生成HDL Wrapper,这样才能知道其引脚名称。

set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports {gpio_0_tri_io[3]}]]

set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports {gpio_0_tri_io[2]}]

set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports {gpio_0_tri_io[1]}]

set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports {gpio_0_tri_io[0]}]


set_property PACKAGE_PIN D18 [get_ports {gpio_0_tri_io[3]}]

set_property PACKAGE_PIN G14 [get_ports {gpio_0_tri_io[2]}]

set_property PACKAGE_PIN M15 [get_ports {gpio_0_tri_io[1]}]

set_property PACKAGE_PIN M14 [get_ports {gpio_0_tri_io[0]}]

第二种方法就是Open Elaborated Design,在GUI中设置电平和引脚。


Step4:完成Block Design的综合、实现、生成Bitstream并导入SDK。


Step5:SDK中完成代码的编写,EMIO的代码编写需要包含的库文件是"xgpiops.h"。

#include "xgpiops.h"

static XGpioPs emio;

#define EMIO_54   54

#define EMIO_55   55

#define EMIO_56   56

#define EMIO_57   57


int main()

{

    //定义GPIOPS型指针,用于初始化时绑定硬件

    XGpioPs_Config *ConfigPtrPS;

    init_platform();


    //初始化GPIOPS,将ConfigPtrPS与硬件绑定

    ConfigPtrPS = XGpioPs_LookupConfig(0);

       XGpioPs_CfgInitialize(&emio, ConfigPtrPS,

                     ConfigPtrPS->BaseAddr);


       //设置EMIO的方向,并使能EMIO

        XGpioPs_SetDirectionPin(&emio, EMIO_54, 1);

        XGpioPs_SetOutputEnablePin(&emio, EMIO_54, 1);

        XGpioPs_SetDirectionPin(&emio, EMIO_55, 1);

        XGpioPs_SetOutputEnablePin(&emio, EMIO_55, 1);

        XGpioPs_SetDirectionPin(&emio, EMIO_56, 1);

        XGpioPs_SetOutputEnablePin(&emio, EMIO_56, 1);

        XGpioPs_SetDirectionPin(&emio, EMIO_57, 1);

        XGpioPs_SetOutputEnablePin(&emio, EMIO_57, 1);


      while(1)

      {

       // 向EMIO写入数据,即驱动EMIO引脚

      XGpioPs_WritePin(&emio, EMIO_54, 0x0);

      XGpioPs_WritePin(&emio, EMIO_55, 0x0);

      XGpioPs_WritePin(&emio, EMIO_56, 0x0);

      XGpioPs_WritePin(&emio, EMIO_57, 0x0);

       usleep(200000);

      XGpioPs_WritePin(&emio, EMIO_54, 0x1);

      XGpioPs_WritePin(&emio, EMIO_55, 0x1);

      XGpioPs_WritePin(&emio, EMIO_56, 0x1);

      XGpioPs_WritePin(&emio, EMIO_57, 0x1);

       usleep(200000);

      }

    cleanup_platform();

    return 0;

}

Step6:如果需要将EMIO作为输入端口,只需要将IO的方向设置为input。对于IO,作为输出的时候需要Enable,但是作为输入是永远使能的,不需要额外的Enable。具体代码如下图所示。

补充说明:

MIO和EMIO都属于PS的GPIO,用于指示的变量类型为XGpioPs;而使用AXI_GPIO外设的GPIO,由于是属于PL的,所以指示这些IO的变量类型为XGpio。


MIO和EMIO的控制对于SDK是完全相同的,其地址偏移量也是排在一起的,MIO从0排到53,EMIO接着从54开始。示例代码中显示的是EMIO作为输出和MIO作为输入,只需要将引脚编号的宏定义改为需要的MIO或者EMIO编号即可使用。


在硬件配置时MIO的配置方法与EMIO有所不同,EMIO的配置如“Step1”所示。而MIO由于不像EMIO,外部管脚是确定的,所以可以在ZYNQ7 Processing System配置时同时完成属性以及电平的设置,如下图所示。


ZYNQ 中 Interrupt 使用

参考工程见“ZYBO_Memory_GPIO_Interrupt_demo.xpr”。


ZYNQ中的中断管理是通过Generic Interrupt Controller(GIC)完成的。


任何的中断功能都需要两步,第一步是配置相应的中断,第二步是设置中断触发之后的服务函数。


配置相应中断分以下几个步骤:


1.  使能相应的功能,例如GPIO中断需要首先使能和配置GPIO;Timer中断需要首先使能和配置Timer;

2.  初始化并配置使能GIC,还要使能异常处理。第1步中的操作对于每个中断源来说都不相同,但是这一步的配置对于不同中断源而言是类似的。不同之处在于有一个参数:中断ID,即例子中的52是变化的,52是GPIO的中断号,其他中端需要使用不同的ID。该值可以在UG585中断的相关章节查询到,如下图所示。

另一个区别就是XScuGic_Connect时的服务子函数不同。

3.  编写中断服务函数,需要注意的是进入服务函数后首先需要禁止中断,保证在处理中断时不会再次因触发中断而程序跳转;另外就是需要清除中断标志位,否则会不断触发中断。

ZYNQ CPU内部任何有定时器,在Vivado的ZYNQ配置中无需任何操作就可以在SDK中直接使用。与GPIO中断类似,Timer的中断也包含相同的几步操作,下面给出各个阶段的代码片段,完整代码请点击“阅读原文”,登录论坛获取。


1.  初始化Timer。

2.  初始化GIC,设置中断服务函数入口。

3.  配置Timer工作模式,导入计数初值,使能中断。

4.  编写中断服务函数,进入中断后首先Disable中断,清楚中断标志位;然后进行中断处理;退出中断服务函数前重新使能中断。


THE

END

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全文结束

文中所提到的代码和工程文件,请各位点击“阅读原文”,进入赛灵思官方中文论坛下载


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