基于ZYNQ7000的SOC点灯实验2--使用AXI_GPIO接口实现PS和PL的交互，PS端点亮PL端的LED

创作目的：熟悉ALINX的XC7Z100开发板，熟悉ARM架构，理解ZYNQ的ARM+FPGA即PS+PL结构，熟练掌握vivado端的硬件设计以及sdk端的软件设计，实现软硬件协同工作测试板卡的功能。

1、准备工作

硬件环境：vivado 2017.4

软件环境：xilinx sdk 2017.4

2、硬件设计

创建工程，选择型号，创建block design，添加zynq的ps模块就不赘述了，可参见之前博客。

点击添加AXI GPIO接口IP核

点击进入配置界面，这里使用到4位led，全输出，配置如下

点击Run Connection Automation

  

 点击regenerate layout 刷新图标，将GPIO输出引脚修改名称为led，由自动完成的布局布线可知，我们使用的时钟都是100MHz的FCLK输出的，如果需要使用其他频率的时钟可以添加时钟模块，修改布线。

按F6验证设计的有效性并保存

 老样子，Generate Output Products，Create HDL Wrapper，添加引脚约束，生成比特流文件

这些步骤不再赘述，参考之前博客或者其他博客。下面是我的板卡对应的四个led灯的约束，不同板卡根据自己的原理图找到对应引脚，注意端口名称，我将GPIO输出名称改为了led这里就是led_tri_o，读者可打开顶层文件验证端口名称是否相同。

set_property BITSTREAM.GENERAL.COMPRESS TRUE [current_design]
set_property CONFIG_VOLTAGE 3.3 [current_design]
set_property CFGBVS VCCO [current_design]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports {led_tri_o[3]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports {led_tri_o[2]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports {led_tri_o[1]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports {led_tri_o[0]}]
set_property PACKAGE_PIN AJ16 [get_ports {led_tri_o[0]}]
set_property PACKAGE_PIN AK16 [get_ports {led_tri_o[1]}]
set_property PACKAGE_PIN AE16 [get_ports {led_tri_o[2]}]
set_property PACKAGE_PIN AE15 [get_ports {led_tri_o[3]}]

 

至此，硬件设计部分已经完成。导出硬件包含比特流文件，打开SDK，进入软件设计部分。

3、软件设计 

同样新建APP工程，可参照前文。在新建的工程中添加C文件

导入示例程序作为参考

 设计自己的程序

#include "xgpio.h"
 
XGpio Gpio;
 
#define LED_DEVICE_ID  XPAR_GPIO_0_DEVICE_ID
 
int main(void){
	int Status;
 
	/* Initialize the GPIO driver */
	Status = XGpio_Initialize(&Gpio, LED_DEVICE_ID);
	if (Status != XST_SUCCESS) {
		xil_printf("Gpio Initialization Failed\r\n");
		return XST_FAILURE;
	}
 
 
	XGpio_SetDataDirection(&Gpio,1,0); 	//	设置通道1，输出模式
	XGpio_DiscreteWrite(&Gpio,1,0xf);    //   使用通道1 点亮四个led灯
}

烧写程序到板卡上，右键app工程，run as configuration 选择全局复位，Program FPGA 。得到预期现象，验证了我们的设计正常，包括硬件设计和软件设计。

最后补充一下其他测试案例：

1、闪烁

2、流水灯

#include "xgpio.h"
 
XGpio Gpio;
 
#define LED_DEVICE_ID  XPAR_GPIO_0_DEVICE_ID
 
#define LED_DELAY 50000000
 
int main(void){
	int Status;
	int delay;
	/* Initialize the GPIO driver */
	Status = XGpio_Initialize(&Gpio, LED_DEVICE_ID);
	if (Status != XST_SUCCESS) {
		xil_printf("Gpio Initialization Failed\r\n");
		return XST_FAILURE;
	}
 
 
	XGpio_SetDataDirection(&Gpio,1,0); 	//	设置通道1，输出模式
 
	//	LED闪烁 	周期1s亮灭一次
	/*
	while (1) {
		XGpio_DiscreteWrite(&Gpio,1,0xf);
		for (delay=0;delay<LED_DELAY;delay++);
		XGpio_DiscreteWrite(&Gpio,1,0x0);
		for (delay=0;delay<LED_DELAY;delay++);
	}*/
 
	//	LED流水灯，0.5s流动一次
	while (1) {
		XGpio_DiscreteWrite(&Gpio,1,0x1);
		for (delay=0;delay<LED_DELAY;delay++);
		XGpio_DiscreteWrite(&Gpio,1,0x2);
		for (delay=0;delay<LED_DELAY;delay++);
		XGpio_DiscreteWrite(&Gpio,1,0x4);
		for (delay=0;delay<LED_DELAY;delay++);
		XGpio_DiscreteWrite(&Gpio,1,0x8);
		for (delay=0;delay<LED_DELAY;delay++);
	}
 
}

最后的最后，必须得总结一下了。这两个电灯实验虽然简单，但是还是有必要区分一下的，这对于理解ZYNQ的内部资源很有必要。首先是上个实验中的使用PS端的EMIO点亮LED灯实验，可以看到上文中的硬件设计中LED灯的引脚是直接链接在PS端的，通过PS内部的EMIO直接映射到PL端的LED，而本实验的LED引脚是间接链接在PS端的，通过AXI_GPIO这个IP核链接，相当于通过AXI_GPIO实现了PS端到PL端的交互。