【AMD Xilinx】ZUBoard（2）：通过AXI GPIO控制PL端的管脚输出-编程知识

【AMD Xilinx】ZUBoard（2）：通过AXI GPIO控制PL端的管脚输出

一、基本功能和流程
二、Vivado工程
- 1. 总体框图
- 2. AXI GPIO相关部分
- 3. 配置AXI GPIO
- 4. 绑定管脚
- - 4.1 根据原理图查找对应管脚
  - - 4.1.1 LED0
    - 4.1.2 LED1
  - 4.2 I/O Planning
- 5. XDC
三、ARM代码
- 1. 地址空间
- 2. 函数说明
- 3. 实际的C代码实现
- 4. 测试结果

一、基本功能和流程

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【AMD Xilinx】Avnet高性价比MPSoC评估板-ZUBoard（1）：基本资料和开发流程

这篇讲解如何实现一个PL+PS结合的工程。虽然只是一个很简单的例子，但是涉及到arm裸机程序编写、调试、fpga开发、ip核配置、管脚分配、时序约束。能独立走完这个流程，就算是对MPSoC入门了。

要实现的功能大致如下：

ARM程序通过AXI总线给PL发送数据
AXI GPIO控制对应IO输出高低电平
6个IO连接到两颗RGB三色LED，每3个IO一组，控制LED的R、G、B三种颜色的开关

二、Vivado工程

1. 总体框图

这个工程基于上一章介绍的zub1cg_sbc_base工程，整体框图如下。图片太大，分辨率问题看不太清，这里仅供参考。实际操作请打开Vivado查看。这次的例程我们只需要关注axi-gpio部分

在这里插入图片描述

2. AXI GPIO相关部分

在这里插入图片描述

3. 配置AXI GPIO

双击打开配置，设置为output，3根io输出则位宽设置为3位，初始值低电平，灯不亮。
注意下面有个GPIO2，后面在编程时会用到channel值，指的就是选择GPIO还是GPIO2
在这里插入图片描述

如果对于一个新ip如果不熟悉它的用法，点左上角的Documentation -> Product Guide就可以跳转到对应的文档
在这里插入图片描述

4. 绑定管脚

4.1 根据原理图查找对应管脚

4.1.1 LED0

根据原理图，D4对应的3个控制管脚分别是A7(Red) 、B6(Green)、 B5(Blue)
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

4.1.2 LED1

根据原理图，D5对应的3个控制管脚分别是B4(Red) 、A2(Green)、 F4(Blue)
在这里插入图片描述

4.2 I/O Planning

在Layout-> I/O Planning

在这里插入图片描述

5. XDC

set_property IOSTANDARD LVCMOS18 [get_ports {rgb_led*}]set_property PACKAGE_PIN A7 [get_ports {rgb_led_0_tri_o[0]}]; # HD_GPIO_RGB1_R 
set_property PACKAGE_PIN B6 [get_ports {rgb_led_0_tri_o[1]}]; # HD_GPIO_RGB1_G 
set_property PACKAGE_PIN B5 [get_ports {rgb_led_0_tri_o[2]}]; # HD_GPIO_RGB1_B set_property PACKAGE_PIN B4 [get_ports {rgb_led_1_tri_o[0]}]; # HP_GPIO_RGB2_R 
set_property PACKAGE_PIN A2 [get_ports {rgb_led_1_tri_o[1]}]; # HP_GPIO_RGB2_G 
set_property PACKAGE_PIN F4 [get_ports {rgb_led_1_tri_o[2]}]; # HP_GPIO_RGB2_B

三、ARM代码

1. 地址空间

对于ARM来说，PL端的AXI GPIO就是一段地址空间，通过读写这段地址来实现对PL管脚的控制
在这里插入图片描述
我们配置的rgb_led0和rgb_led1分别对应地址axi_gpio_0和axi_gpio_1

对应的C代码的宏定义在xparameters.h里面
在这里插入图片描述

2. 函数说明

初始化gpio
int XGpio_Initialize(XGpio * InstancePtr, u16 DeviceId)

设置IO输入还是输出
void XGpio_SetDataDirection(XGpio *InstancePtr, unsigned Channel,
u32 DirectionMask)
设置为高
void XGpio_DiscreteWrite(XGpio * InstancePtr, unsigned Channel, u32 Mask)

设置为低
void XGpio_DiscreteClear(XGpio * InstancePtr, unsigned Channel, u32 Mask)

在bsp页面，点击对应外设后面的Documentation Link，就可以跳转到对应的API说明文档
在这里插入图片描述

3. 实际的C代码实现

先用hello world模板创建一个新工程，把下面的代码复制进去

#include <stdio.h>
#include "platform.h"
#include "xil_printf.h"#include "sleep.h"
#include "xgpio.h"//RGB三色灯的颜色值，有红绿黄3种单色，还有紫色、黄色、青色、白色4种组合色。总共可以显示7种颜色
#define LED 0x07
#define LED_RED 0x01
#define LED_GREEN 0x02
#define LED_BLUE 0x04#define LED_PURPLE (LED_RED | LED_BLUE)
#define LED_YELLOW (LED_RED | LED_GREEN)
#define LED_CYAN   (LED_GREEN | LED_BLUE)
#define LED_WHITE  (LED_RED | LED_GREEN | LED_BLUE)//Gpio信息
XGpio Gpio[2];//两路LED对应的设置ID
int Gpio_led_rgb_device_id[2] = {XPAR_GPIO_0_DEVICE_ID,XPAR_GPIO_1_DEVICE_ID
};//两路LED对应的通道ID，前面有提过，单通道填1，如果是GPIO2则填2
int led_rgb_channel[2] = {1, 1};void delay_ms(int ms)
{usleep(ms * 1000L);
}int main()
{int Status;int led_out;int i;int j;int count;init_platform();for(i = 0; i < 2; i++){//初始化GPIOStatus = XGpio_Initialize(&Gpio[i], Gpio_led_rgb_device_id[i]);if (Status != XST_SUCCESS) {xil_printf("Gpio Initialization Failed\r\n");return XST_FAILURE;}//bit 0为输出，1为输入。这里把除LED外的其他IO设置为输入XGpio_SetDataDirection(&Gpio[i], led_rgb_channel[i], ~LED);}count = 0;while (1) {//两个3色LED灯，每个灯有3种颜色，每种颜色点亮一次。灯1红绿蓝，灯2红绿蓝，共6次for(i = 0; i < 2; i++) {led_out = 1;for(j = 0; j < 3; j++) {xil_printf("count=%d  LED%d led=0x%.2X\n\r", ++count, i, led_out);//打印日志，用来判断是否在运行XGpio_DiscreteWrite(&Gpio[i], led_rgb_channel[i], led_out);//点亮delay_ms(500);XGpio_DiscreteClear(&Gpio[i], led_rgb_channel[i], led_out);//熄灭delay_ms(500);led_out <<= 1;}}}//实际并不会执行到这里print("Successfully ran Hello World application");cleanup_platform();return 0;
}