Vitis AI修炼秘籍2. 熟悉Vitis软件的使用之LED驱动_zynq7020运行vitis ai

深度学习DPU IP最低配置下，至少需要38457 LUT，而ZYNQ 7010只有35500 LUT，本来笔者是有一块7Z010的开发板，奈何资源不够，无法使用Vitis的核心功能。由于笔者比较穷，买不起ZED Board这样的贵的开发板，因此，笔者花了180RMB在某鱼上淘了一块矿机上使用的ZYNQ控制板，板子上的芯片正好是ZYNQ 7020 (XC7Z020CLG400)。

为了Bring up这块暂且称之为开发板的板子，取名为ANT开发板，本篇笔记以点亮图中所有的LED为目的，回顾下Vivado的使用，并且开始了解Vitis的开发流程(原来开发环境为SDK)。

开发环境

• Windows 10 64 bit
• Vivado 2020.2 & Vitis 2020.2 64 bit
• XC7Z020-1-CLG400

一. 构建硬件环境

1.1 创建Vivado工程

1.1.1 创建空白的工程

打开Vivado软件，File -> Project -> New创建一个空白的Vivado工程，工程名取名为ZYNQ7020Template，因为以后要用的工程以这个工程为模板进行添加新的硬件。

点击 Next >，选择RTL Project

点击 Next >, Family选择Zynq-7000, Package选择clg400, Speed选择-1，在筛选出来的列表中选择xc7z020clg400-1。

点击 Next >，在点Finish即可完成空白工程的创建。

1.1.2 添加ZYNQ IP核

在PROJECT MANAGER的IP INTEGRATOR中点击Create Block Design，创建一个硬件原理图文件。

原理图取名为zynq7020_design，点击OK。

在Diagram中点击+号图标或者在空白处右键单击，选择弹出菜单中的Add Ip...选项。

输入ZYNQ

双击筛选出来的ZYNQ7 Processing System，则ZYNQ处理器IP添加到原理图中。

点击弹出的Run Block Automation链接

直接点OK即可，这一步操作是为了添加DDR端口的硬件以及一些其它固定的IO，如下图所示。

1.2 配置外设

由于这个开发板是自己淘的，没有官方标准的模板工程，相关的硬件配置都必须自己根据电路原理图进行设置。最基本的外设需要设置的有DDR，UART，LED，SD Card，其它外设例如Ethernet, Nandflash，Switch等在后续逐步添加完善。本文只只需要设置前面的四种外设即可点亮LED，输出打印信息。

1.2.1 配置 DDR

开发板上的DDR为两片16 bit数据位的MT41K256M16HA-125:E芯片。

双击ZYNQ7 IP核，在弹出的Re-Customize IP界面选择DDR Configuration->DDR Controller Configuration -> Memory Part

发现没有完全匹配的，那么选择最相似的MT41K256M16 RE-125。

1.2.2 配置UART

开发板上的串口接在了PS MIO 48和PS MIO 49引脚上，因此配置输出串口为UART1.

选择MIO Configuration->I/O Peripheral，勾选UART 1，MIO引脚选择48,49.

1.2.3 配置SD Card

根据开发板上的SD卡连线，配置SD Card的引脚。

选择MIO Configuratiion->I/O Peripherals，勾选SD0，MIO引脚选择MIO 40~45， CD引脚选择MIO 46, WP选择MIO 50， Power引脚无需选择。

1.2.4 配置LED

ANT开发板上有7个可以用IO进行控制的LED，对应的引脚如下表所示：

前三个LED使用的MIO，勾选GPIO MIO，后四个为PL的引脚，因此选择EMIO GPIO，width选择4，如下图所示：

配置了EMIO后，ZYNQ7 Processing System IP中多出了一个名为GPIO_O的端口，此时为这个端口引出IO，右键选择这个端口，选择Make External。

添加IO引脚之后如下图所示：

可以考虑在左侧的属性栏度这些IO进行重命名，例如命名为GPIO_LED：

由于目前没有使用到GP0端口，暂时先关掉。

1.3 编译Vivado

1.3.1 编译综合

第一次创建的原理图文件需要生成HDL文件，然后进行综合。右键选择zynq7020_design.bd文件，选择Create HDL Wrapper...，

生成完成后如下图：

再右键选择zynq7020_design.bd文件，选择Generate Output Products...

直接点击Generate,等待片刻。

点击综合

1.3.2 分配引脚

由于LED5~LED8使用了EMIO，需要为其指定IO引脚。点击Open Synthesized Design下的Constraints Wizard。

为目标平台添加并设置约束文件。

创建一个名为zynq7020.xdc的约束文件。

选择自己创建的文件，并点击OK。

在菜单栏选择Window-> I/O Ports，

未分配的如下图所示：

在下方的I/O Ports中对GPIO分配引脚。注意，LED GPIO的引脚点平修改为3.3V。

1.4 生成bit流并导出

先点击Run Implementation，成功之后，再点击Generate Bitstream。

导出XSA文件，File->Export->Export Hardware...，Next，输出类型选择Include bitstream，点击Next。

此处切记，即使只使用了EMIO的引脚，也要包好bitstream，笔者在这里掉坑里了，因为没有勾选这个使用了EMIO的LED一直无法点亮，尝试过电压表测量电压，反复检查原理图等...

路径使用默认文件名即可，点击Next，完成导出。

二. 构建Vitis软件

2.1 创建Platform工程

Vitis菜单栏File->New->Platform Project，输入自定义的Platform名称，下一步。

选择Create a new platform from hardware(XSA),选择上一节从vivado导出的zynq7020_design_wrapper.xsa，其它默认。

2.2 创建应用程序

Vitis菜单栏File->New->Application Project，选择从刚才导入的ZYNQ7020Template [custom]为平台创建应用程序。

下一步，输入工程名，LED。

操作系统选择裸机系统：

然后从Hello World模板工程创建应用程序，点击Finish完成。

创建完成之后如下图所示。

至此，基本的硬件与软件工程都以经创建完毕，剩下的就是自己的代码逻辑了。可以看出来，与Vivado2019版本之前的工程的使用上有些许的差异，这些差异列举如下：

1) 不在是从vivado启动SDK，已集成到Vitis IDE

2) 需要自己创建platform，之前的SDK会自动创建

2.3 编写LED程序

首先编译下Platform工程，这样Vitis IDE会生成bsp库。其中GPIO库为xgpiops.h

三. 调试运行

编译工程，编译完成之后在工程文件夹的Debug/sd_card目录下生成了BOOT.BIN的启动文件。可以让板子启动运行程序有两种方法，一中是SD卡启动，一种是仿真器运行。当然还可以从其他存储器启动，在此不做介绍。

启动串口终端，先监听者开发板的串口输出。

串口终端可以使用第三方的软件，也可以使用Vitis自带的串口终端，打开方式如下：Window->Show View...->Xilinx->Vitis Serial Terminal。

3.1 SD开启动

将BOOT.BIN放在FAT32格式的SD卡根目录下，插入到板子上复位板子即可。

效果是终端打印出"test for GPIO MIO"字符串，并且LED每隔1秒闪烁以下

3.2 JTAG启动

右键选择工程，点击Program Device，注意要勾选Partial Bitstream。

然后点击Run As->Luanch Hardware。

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