ZYNQ系列学习GPIO实验

GPIO实验

一、实验原理

调用GPIO实现PS对引脚的控制

二、实验步骤

1、建立工程

这部分是ivado的操作内容，这里不做过多说明。

2、添加ZYNQ处理器IP

在左侧菜单栏中双击Create Block Design（bd为文件），在跳出的Diagram界面添加IP核processing_system7_0(点击中间的加号后输入zynq即可筛选出来）

3、配置IP核

勾选UART1用于调试，设置DDR用于下载，具体的配置方式根据相应的芯片做出设置。

4、添加两个GPIO与总线连接的IP核

AXI-GPIO核添加和内核添加类似，直接调用IP核的库就行。

5、设置输入与输出的GPIO-AXI核类型

输入：

输出：

6、自动连接和自动

在Diagram框内出现Run Block Automation 和 Run Connection Automation两个选项，先后再前，依次执行，得到的效果图·：

7、生成例化

在资源界面顶层文件右击》generate Productor，默认生成即可。再右击选择Create HDL  wrapped即可得到自动例化的文件。

8、配置引脚

双击open elaborated design，打开引脚管理器IO ports（2019的默认在右下角），根据原理图选择管脚。注意使用开发板的管教电压。

9、综合映射生成bit文件

这里本来有三个个步骤，但是可以合在一起执行。直接点击左下角的generate Bitstream即可得到bit文件。这里需要比较长的时间，需要耐心等待。映射也是需要做的。

这里说明一下bit文件的作用。

生成好的bit文件可以在file》export中输出hardware，生成的hardware可以使用sdk或者vitis平台读取，形成自定义的硬件平台。换言之，截至到这一步，所有的硬件设备已经调用完成，不能再添加硬件设计了。下面的都是基于软件的设计，不能修改硬件。所以这里需要检查所有的硬件设计是否达标。由于这里设计简单，就不做仿真了，使用过的全是IP核，具有保障。

成功的标志是生成xsa文件。

这里总是出现licence不支持的情况，如果使用是下载的licence的话，到licence管理器中刷新后重启软件好像可以解决，不确定。

10、vitis读取硬件

在2019之前的版本使用的是SDK，可以自动调用，新出的vitis好像不行，需要自己引用文件。

11、新建application project

在file》new 》application project中新建一个文件。

需要更改的设置就是platform

这里的选择Create a new platform from hardware,使用添加（加号）选择vivado生成的xsa文件（默认位于工程目录下，在生成的时候可以自己设置）

还有就是在不熟悉软件的架构之前可以使用hello word 模板，可以有效缩短时间。

12、编写代码

找到主文件（工程名.c),写入代码。

由于这部分不做代码设计的实验，就先找了一份代码作为测试：

#include <stdio.h>
#include "platform.h"
#include "xparameters.h"
#include "xscugic.h"
#include "xil_exception.h"
#include "xgpio.h"
#include <unistd.h> // usleep()
#include <stdbool.h> // bool
#define LED_DEVICE_ID XPAR_AXI_GPIO_1_DEVICE_ID
#define KEY_DEVICE_ID XPAR_AXI_GPIO_0_DEVICE_ID
XGpio LEDInst;
XGpio KEYInst;
u8 key_value_pre=0;
u8 key_value_now=0;
int main()
{
init_platform();
int status;
status = XGpio_Initialize(&KEYInst, KEY_DEVICE_ID); // initial KEY
if(status != XST_SUCCESS) return XST_FAILURE;
status = XGpio_Initialize(&LEDInst, LED_DEVICE_ID); // initial LED
if(status != XST_SUCCESS)return XST_FAILURE;
XGpio_SetDataDirection(&KEYInst, 1, 1); // set KEY IO direction as in
XGpio_SetDataDirection(&LEDInst, 1, 0); // set LED IO direction as out
XGpio_DiscreteWrite(&LEDInst, 1, 0x0);// at initial, all LED turn off
printf(">>> Press PL KEY1 ~ KEY4 one by one, and check the PL LED1 ~ LED4\n");
while(1)
{
usleep(100000); // 0.1s sleep, to debounce, in common, the meta-state will sustain no more than 20ms
key_value_pre=key_value_now;
key_value_now= XGpio_DiscreteRead(&KEYInst, 1) & 0x0F;
XGpio_DiscreteWrite(&LEDInst, 1, key_value_now);
if(key_value_pre!=key_value_now) printf("key state_changed!\n");
}
cleanup_platform();
return 0;
}

注：以上代码源自小熊猫学堂

13、调试代码

首先要搭建该工程的调试环境，使用小锤子图标可以实现。

先debug编译，再运行。编译时选择板上编译。这两个操作就是对应调试虫和开始键，接触过的人就应该知道。由于这个设计中加入了串口，所以还要加入端口，端口设置就不用多说了，做过串口实验的就会。根据这个可以得到调试的结果。如果要下载的话则调用flash即可。

三、实验结果

串口显示结果：

开发板显示结果：

视频连接