ZYNQ EMIO使用及可重用封装

　　为了快速实现算法板级验证，PC端需要通过JTAG或以太网与FPGA形成通路。最简单便捷的方案是利用协议栈芯片，用户可以无视底层，利用简单的SPI协议读写寄存器实现复杂的TCP UDP等网络协议。当然带宽会受限于SPI接口有效速率，本文采用芯片为W5500，支持10M/100M自适应，其理论值高达80Mbps，基本达到算法验证的要求。

　　ZYNQ可以通过灵活的EMIO模拟SPI接口，从而在最少改动官方demo的前提下移植C语言驱动程序。本文着重讲述EMIO的C语言软件驱动方式及可重用封装，封装后可以接口方式被其他应用程序直接调用，非常方便。直接上代码，再加以说明。

 /*
  * EMIO_ope.c
  *
  */

 #include "xgpiops.h"
 #include "xparameters.h"
 #include "xstatus.h"
 #include "W5500.h"
 #include "EMIO_ope.h"

 static XGpioPs psGpioInstancePtr;

 int EMIO_init()
 {
     XGpioPs_Config* GpioConfigPtr;
     int xStatus;

     //--EMIO的初始化
     GpioConfigPtr = XGpioPs_LookupConfig(GPIO_DEVICE_ID);
     if(GpioConfigPtr == NULL)
         return XST_FAILURE;

     xStatus = XGpioPs_CfgInitialize(&psGpioInstancePtr,GpioConfigPtr, GpioConfigPtr->BaseAddr);
     if(XST_SUCCESS != xStatus)
         print(" PS GPIO INIT FAILED \n\r");

     //--EMIO的输入输出操作
     XGpioPs_SetDirectionPin(&psGpioInstancePtr, ETH_NRST_BASE,);
     XGpioPs_SetDirectionPin(&psGpioInstancePtr, USER_SPI_MOSI_BASE,);
     XGpioPs_SetDirectionPin(&psGpioInstancePtr, USER_SPI_CSN_BASE,);
     XGpioPs_SetDirectionPin(&psGpioInstancePtr, USER_SPI_SCLK_BASE,);
     XGpioPs_SetDirectionPin(&psGpioInstancePtr, USER_SPI_MISO_BASE,);

     //使能输出端口
     XGpioPs_SetOutputEnablePin(&psGpioInstancePtr, ETH_NRST_BASE,);
     XGpioPs_SetOutputEnablePin(&psGpioInstancePtr, USER_SPI_MOSI_BASE,);
     XGpioPs_SetOutputEnablePin(&psGpioInstancePtr, USER_SPI_CSN_BASE,);
     XGpioPs_SetOutputEnablePin(&psGpioInstancePtr, USER_SPI_SCLK_BASE,);

     return xStatus;
 }

 void writePin(u32 pinNum,u32 value)
 {
     XGpioPs_WritePin(&psGpioInstancePtr, pinNum, value);
 }

 u32 readPin(u32 pinNum)
 {
     return XGpioPs_ReadPin(&psGpioInstancePtr,pinNum);
 }

　　Xilinx封住的库函数有其固定的“套路”。首先查找设备配置，初始化。之后设置EMIO的方向，如果是输出方向还要使能输出。这里将上述预处理部分封装到EMIO_Init()函数中。之后再编写两个函数分别实现EMIO寄存器的读和写，也就是读取输入接口数据以及输出数值，两者内部均调用Xilinx官方提供的API函数。将实现细节隐藏最重要的步骤：将函数声明统一放置.h文件。

/*
 * EMIO_ope.h
 *
 */

#ifndef SRC_EMIO_OPE_H_
#define SRC_EMIO_OPE_H_

#define GPIO_DEVICE_ID XPAR_PS7_GPIO_0_DEVICE_ID

int EMIO_init();
void writePin(u32 pinNum,u32 value);
u32 readPin(u32 pinNum);

#endif /* SRC_EMIO_OPE_H_ */

　　此处总结下利用FPGA/SOC连接以太网从简单到难的设计方案是：协议栈芯片 --> LWIP开源库 --> 基于以太网MAC的网络协议逻辑设计--> 从上层网络协议到MAC全部用HDL描述。不同的方案适合不同的需求，能灵活在开发周期和性能 功耗等方面取舍，做到简单实用，应该是各个行业技术人员的所追求的终极目标。