在ZYBO板卡上实现PL-PS交互（通过AXI的方式）

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前情提要：参考的是下面所说的原网页，只是原作者用的是vivado 2014.4，我用vivado 2018.2跑的，图是新的，内容大多“换汤不换药”，但是我在做的时候存在一些问题，我记录了下来并将解决方法加到了下面的文字中，因此在我的主机上是可以跑通的。不当之处多多包涵。如有侵权请联系删除。

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 2018.2

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）

原网页：http://www.digilent.com.cn/community/4.html

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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）（*芯片一定要选对）。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（在最下边的连接里），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：等待几秒，diagram会自动连接，如图所示：

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：（*GPIO连接的管脚改名为sw，GPIO 2连接的管脚改名为led）

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）（*（汗）原作者的set_property PACKAGE_PIN中间没有空格，本人作为新手，傻fufu的直接复制，到值最后比特流始终产生不出来，找了好久。另外实际测验，LVCMOS33改为LVCMOS18 ）：

 #switchsignals
 set_property PACKAGE_PIN G15 [get_ports {sw_tri_i[]}]
 set_property IOSTANDARD LVCMOS18 [get_ports {sw_tri_i[]}]
 set_property PACKAGE_PIN P15 [get_ports {sw_tri_i[]}]
 set_property IOSTANDARD LVCMOS18 [get_ports {sw_tri_i[]}]
 set_property PACKAGE_PIN W13 [get_ports {sw_tri_i[]}]
 set_property IOSTANDARD LVCMOS18 [get_ports {sw_tri_i[]}]
 set_property PACKAGE_PIN T16 [get_ports {sw_tri_i[]}]
 set_property IOSTANDARD LVCMOS18 [get_ports {sw_tri_i[]}]
  
 #ledsignals
 set_propertyPACKAGE_PIN M14 [get_ports {led_tri_o[]}]
 set_propertyIOSTANDARD LVCMOS18 [get_ports {led_tri_o[]}]
 set_propertyPACKAGE_PIN M15 [get_ports {led_tri_o[]}]
 set_propertyIOSTANDARD LVCMOS18 [get_ports {led_tri_o[]}]
 set_propertyPACKAGE_PIN G14 [get_ports {led_tri_o[]}]
 set_propertyIOSTANDARD LVCMOS18 [get_ports {led_tri_o[]}]
 set_propertyPACKAGE_PIN D18 [get_ports {led_tri_o[]}]
 set_property IOSTANDARD LVCMOS18 [get_ports {led_tri_o[]}]

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流后，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 ");
    init_gpio();
    intvalue;
    while()
    {
     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。（*在Bitstream框里可能什么都没有，需要自己去找，路径为..\..\PS_PL_Test\PS_PL_Test\PS_PL_Test.runs\impl_1）

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。

zybo的板卡网表文件链接：
http://f.digilent.com.cn/image_20160727_vrtgajdbzljjs.zip?attname=Vivado%E9%85%8D%E7%BD%AE%E6%96%87%E4%BB%B6.zip