zynq学习03 zynq中三种实现GPIO的方式
http://m.blog.csdn.net/article/details?id=52123465
http://blog.chinaaet.com/songhuangong/p/43084
本文介绍在zynq中三种实现GPIO的方式,分别为MIO、EMIO和IP方式。
MIO和EMIO方式是使用PS部分的GPIO模块来实现GPIO功能的,支持54个MIO(可输出三态)、64个输入和128个输出(64个输出和64个输出使能)EMIO
而IP方式是在PL部分实现 GPIO功能,PS部分通过M_AXI_GP接口来控制该GPIO IP模块;另外EMIO模块虽然使用PS部分GPIO但也使用了PL部分的管脚资源。
MIO方式实现GPIO
vivado中zynq设置如下图
由图中可见要选中打开GPIO,其下自动显示可用于GPIO的MIO(当MIO作为其他功能时就不能作为GPIO使用了),其中MIO 7、MIO 8只能作为输出使用,因为它们用于VMODE管脚(参考UG585第14章:14.2.3)
软件部分如下
#include <stdio.h>
#include "platform.h"
#include "xgpiops.h"#define LED1 0
#define LED2 9static void delay(int dly)
{int i, j;for (i = 0; i < dly; i++) {for (j = 0; j < 0xffff; j++) {;}}
}int main()
{int Status;XGpioPs_Config *ConfigPtr;XGpioPs Gpio;init_platform();ConfigPtr = XGpioPs_LookupConfig(XPAR_PS7_GPIO_0_DEVICE_ID);Status = XGpioPs_CfgInitialize(&Gpio, ConfigPtr,ConfigPtr->BaseAddr);if (Status != XST_SUCCESS){return XST_FAILURE;}XGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio, LED1, 1);XGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio, LED2, 1);XGpioPs_SetOutputEnablePin(&Gpio, LED1, 1);XGpioPs_SetOutputEnablePin(&Gpio, LED2, 1);while (1) {XGpioPs_WritePin(&Gpio, LED1, 0);XGpioPs_WritePin(&Gpio, LED2, 1);delay(1000);XGpioPs_WritePin(&Gpio, LED1, 1);XGpioPs_WritePin(&Gpio, LED2, 0);delay(1000);}cleanup_platform();
}
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EMIO方式实现GPIO
vivado中zynq设置如下图
图中可知GPIO中选择使用EMIO,并选择位宽(这里例子中选择3);其vivado中连接如下图
上图可知除了FIXED IO和DDR接口外,还多了3个3对(一个输入,一个输出和一个输出使能)GPIO管脚。
不同于MIO,这里三个IO管脚(一个输入,一个输出和一个输出使能在自动生成的顶层模块中合并为一个IO)要绑定到芯片对应管脚上
软件部分如下
#include <stdio.h>
#include "platform.h"
#include "xgpiops.h"#define LED_R 54
#define LED_G 55
#define LED_B 56
#define LED_ON 0
#define LED_OFF 1static void delay(int dly)
{int i, j;for (i = 0; i < dly; i++) {for (j = 0; j < 0xffff; j++) {;}}
}int main()
{int Status;XGpioPs_Config *ConfigPtr;XGpioPs Gpio;init_platform();ConfigPtr = XGpioPs_LookupConfig(XPAR_PS7_GPIO_0_DEVICE_ID);Status = XGpioPs_CfgInitialize(&Gpio, ConfigPtr,ConfigPtr->BaseAddr);if (Status != XST_SUCCESS) {print("cfg init err\n");return XST_FAILURE;}XGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio, LED_R, 1);XGpioPs_SetOutputEnablePin(&Gpio, LED_R, 1);XGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio, LED_G, 1);XGpioPs_SetOutputEnablePin(&Gpio, LED_G, 1);XGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio, LED_B, 1);XGpioPs_SetOutputEnablePin(&Gpio, LED_B, 1);while (1) {XGpioPs_WritePin(&Gpio, LED_R, LED_ON);delay(1000);XGpioPs_WritePin(&Gpio, LED_G, LED_ON);delay(1000);XGpioPs_WritePin(&Gpio, LED_B, LED_ON);delay(1000);XGpioPs_WritePin(&Gpio, LED_R, LED_OFF);delay(1000);XGpioPs_WritePin(&Gpio, LED_G, LED_OFF);delay(1000);XGpioPs_WritePin(&Gpio, LED_B, LED_OFF);delay(1000);}cleanup_platform();
}
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类似MIO方式(都为PS部分GPIO操作),设置为输出并设置输出使能,但要注意这里的GPIO号是从54开始的3个。
IP方式实现GPIO
vivado中zynq设置如下图
图中可知GPIO中MIO和EMIO都不选择,但要打开M_AXI_GP接口(这里选择M_AXI_GP0)和复位管脚,如下图
当然用到了PL部分逻辑则至少需要一个时钟输出到PL部分,这里选择FCLK_CLK0输出50MHz,如下图
推荐加入zynq后,不要自动连接,再加入gpio并位宽设置为3,具体设置如下图
GPIO设置好后,再点击上面的蓝色字体的自动连接,即可得到上面的连接,这样可以减少手动连接量。
最后vivado中连接如下图
与EMIO类似需要将顶层三个GPIO管脚要绑定到芯片对应管脚上。
软件部分如下
#include <stdio.h>
#include "platform.h"
#include "xgpio.h"#define AXI_GPIO_DEVICE_ID XPAR_GPIO_0_DEVICE_ID
#define XGPIO_BANK1 1
#define XGPIO_BANK2 2#define LED34_R_PIN 0x01
#define LED34_G_PIN 0x02
#define LED34_B_PIN 0x04static void delay(int dly)
{int i, j;for (i = 0; i < dly; i++) {for (j = 0; j < 0xffff; j++) {;}}
}int main()
{XGpio_Config *XGpioCfg;XGpio XGpio;int Status;init_platform();XGpioCfg = XGpio_LookupConfig(AXI_GPIO_DEVICE_ID);Status = XGpio_CfgInitialize(&XGpio, XGpioCfg, XGpioCfg->BaseAddress);if (Status != XST_SUCCESS) {return XST_FAILURE;}XGpio_SetDataDirection(&XGpio, XGPIO_BANK1, ~(LED34_R_PIN | LED34_G_PIN | LED34_B_PIN));XGpio_DiscreteWrite(&XGpio, XGPIO_BANK1, LED34_R_PIN | LED34_G_PIN | LED34_B_PIN);while (1) {XGpio_DiscreteWrite(&XGpio, XGPIO_BANK1, ~LED34_R_PIN);delay(1000);XGpio_DiscreteWrite(&XGpio, XGPIO_BANK1, ~(LED34_R_PIN | LED34_G_PIN));delay(1000);XGpio_DiscreteWrite(&XGpio, XGPIO_BANK1, ~(LED34_R_PIN | LED34_G_PIN | LED34_B_PIN));delay(1000);XGpio_DiscreteWrite(&XGpio, XGPIO_BANK1, ~(LED34_G_PIN | LED34_B_PIN));delay(1000);XGpio_DiscreteWrite(&XGpio, XGPIO_BANK1, ~(LED34_B_PIN));delay(1000);XGpio_DiscreteWrite(&XGpio, XGPIO_BANK1, LED34_R_PIN | LED34_G_PIN | LED34_B_PIN);delay(1000);}cleanup_platform();return 0;
}
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这里实现的功能与EMIO方式中功能相同,当时IP方式中为PL部分实现的GPIO,所以调用的函数与前面两种GPIO实现函数不同,注意包含的GPIO头文件,前两种是#include "xgpiops.h"
而这最后一种为#include "xgpio.h"
总结
MIO和EMIO方式使用PS部分的GPIO模块,其中MIO方式不占用PL部分资源,其输出管脚只能为固定的54个(而且要在未被其它外设使用的情况下),EMIO方式会占用PL的管脚资源,其管脚可在PL部分任意选择(除特殊功能管脚),IP方式除了占用PL部分管脚资源外还会占用PL部分逻辑资源,所以其GPIO功能在PL部分实现其调用函数也和前两种不同,最后EMIO和IP方式在vivado都需要绑定管脚。
学了zynq一段时间,一上来的时候就被zynq的GPIO唬住了,实在没搞清楚zynq的GPIO怎么回事,一会这样,一会那样,最后才慢慢发现zynq至少有3种GPIO可以调用。难怪我觉得每篇介绍GPIO的博客说的有一些不一样呢。
我们先看有哪三种GPIO:MIO、EMIO、AXI_GPIO。其中MIO和EMIO是直接挂在PS上的GPIO。而AXI_GPIO是通过AXI总线挂在PS上的GPIO上。
我们先看一下MIO和EMIO:下图EMIO和MIO的结构。其中MIO分布在BANK0,BANK1,而EMIO则分布在BANK2、BANK3。注意一下几项:
首先、MIO在zynq上的管脚是固定的,而EMIO,是通过PL部分扩展的,所以使用EMIO时候需要在约束文件中分配管脚,所以设计EMIO的程序时,
需要生成PL部分的bit文件,烧写到FPGA中。
其次、由下图可以看出MIO共占54bit,而EMIO占64bit。其中MIO占用IO号为0-53。而EMIO占用IO号为54-117。
再者、无论是EMIO还是MIO都属于PS上的IO,直接由PS操作。在调用头文件,只调用#include "xgpiops.h"即可,而在调用AXI_GPIO时,则需要#include "xgpio.h"。
最后、在设计好bd文件后、系统会自动在路径:..\standalone_bsp_0\ps7_cortexa9_0\include生成 xparameters.h 文件.我们可以在
#define XPAR_PS7_GPIO_0_DEVICE_ID 0
#define XPAR_PS7_GPIO_0_BASEADDR 0xE000A000
#define XPAR_PS7_GPIO_0_HIGHADDR 0xE000AFFF
再举例添加了两个AXI_GPIO,例化为BTNS_4BIT和SW_4BIT
/* Definitions for driver GPIO */
#define XPAR_XGPIO_NUM_INSTANCES 2/* Definitions for peripheral BTNS_4BIT */
#define XPAR_BTNS_4BIT_BASEADDR 0x41210000
#define XPAR_BTNS_4BIT_HIGHADDR 0x4121FFFF
#define XPAR_BTNS_4BIT_DEVICE_ID 0
#define XPAR_BTNS_4BIT_INTERRUPT_PRESENT 0
#define XPAR_BTNS_4BIT_IS_DUAL 0/* Definitions for peripheral SW_4BIT */
#define XPAR_SW_4BIT_BASEADDR 0x41200000
#define XPAR_SW_4BIT_HIGHADDR 0x4120FFFF
#define XPAR_SW_4BIT_DEVICE_ID 1
#define XPAR_SW_4BIT_INTERRUPT_PRESENT 0
#define XPAR_SW_4BIT_IS_DUAL 0
再来看一下,AXI_GPIO相当于GPIO的IP核,我们调用时是占用相应AXI总线地址空间,如下图,占用地址为0x41200000和0x41210000
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