ZYNQ7000-GPIO详解
ZYNQ7000-GPIO详解
参考:UG585 - Zynq-7000 SoC Technical Reference Manual (v1.12.2) 385~394页–Ch14: General Purpose I/O(GPIO)
一. GPIO的基本概念
GPIO,General Purpose I/O,通用输入/输出,是ZYNQ的外设之一。ZYNQ的架构图如下图所示。
与非SOC不同的是,ZYNQ的GPIO引脚由PS侧的MIO引脚和PL侧的EMIO引脚构成(见上图)。
关于MIO和EMIO的详细介绍参见我的另一篇博客:传送门:ZYNQ7000-MIO与EMIO详解
二. GPIO框图与分组
ZYNQ的GPIO框图如下图所示。ZYNQ的GPIO引脚分为4个Bank即4组,其中,
118个GPIO = 32个MIO(Bank0) + 22个MIO(Bank1)+ 32个EMIO(Bank2)+ 32个EMIO(Bank3)
可见基本都是32个IO引脚一组,这是因为GPIO的控制寄存器是32位的,每一位对应一个IO引脚的话,一组寄存器就对应32个引脚,所以,4组基本相同的寄存器分别控制4组Bank,Bank1对应的也是一组32位寄存器,只是因为MIO引脚总共就54个,54-32=22,所以这组寄存器只控制22个引脚。
三. GPIO的功能与控制寄存器
GPIO的功能有三种:输入,输出,中断。使用MIO和EMIO在功能上几乎相同,唯一的区别是EMIO因为是PL侧引脚,可以与PL部分进行通讯,而MIO对PL侧是透明的。
特别的,MIO7,MIO8只能做输出,这在ZYNQ7000-MIO与EMIO详解中有说明。
GPIO的功能在芯片内部通过一组寄存器来控制,如下图所示。注意,一组寄存器同时控制一个GPIO Bank的所有引脚。
了解GPIO的控制器寄存器能帮助我们更深入的理解软件中的相关库函数,对编程有些帮助,当然,不了解也行,只要熟悉库函数即可。
输入/输出控制寄存器:
寄存器名称 | 说明 |
---|---|
DATA_RO |
data read only(RO大概是这两个单词的缩写吧), GPIO引脚的值存储在此寄存器中,无论GPIO被配置为输入或输出,都可以通过读此寄存器得到GPIO引脚的值。 因为是只读寄存器(对软件来说),软件向此寄存器的写入操作将被忽略。 |
DATA |
输出数据寄存器,当GPIO被配置为输出才起作用,此寄存器中的值就是输出到引脚的值。 向此寄存器写入就是在设置GPIO的输出值, 读此寄存器将返回GPIO前一时刻的输出值,而不是现在的值。 |
MASK_DATA_LSW |
Mask Data Least Significant Words,输出数据低16位掩码寄存器,此寄存器只有低16位有效, 对应位为1表示DATA寄存器低16位中对应位的值可以更改, 若不为1,则表示DATA寄存器低16位中对应位保持原值 |
MASK_DATA_MSW |
Mask Data Most Significant Words,输出数据高16位掩码寄存器, 功能同MASK_DATA_LSW,只是它对应DATA寄存器高16位 |
DIRM |
Direction Memory,方向寄存器,默认为0表示输入,设为1表示输出 注意,即使DIRM为1,软件也可以像输入一样去读此引脚的电平。 |
OEN |
Output Enable,输出使能寄存器, 仅当DIRM为0时有效,为1表示输出使能, 为0表示输出不使能,此时对应引脚上的值为三态值 |
中断控制寄存器:
寄存器名称 | 说明 |
---|---|
INT_TYPE |
Interrupt Type 中断类型寄存器, 控制GPIO中断是电平触发还是边缘触发 |
INT_POLARITY |
Interrupt Polarity 中断极性寄存器 控制GPIO中断是低电平/下降沿有效,还是高电平/上升沿有效 |
INT_ANY |
Interrupt Any,双边沿寄存器, 仅当INT_TYPE为边沿触发时,此寄存器才有效,控制是否双沿均可触发中断 |
INT_STAT |
Interrupt State,中断状态寄存器, 此寄存器的值会被与之相连的INT State D触发器读取 D触发器存储中断状态,软件通过读此D触发器输出来判断中断是否发生, 清除此D触发器来清除中断状态 |
INT_MASK |
Interrupt Mask,中断掩码寄存器, 显示当前哪些位被屏蔽,哪些位启用 |
INT_DIS |
Interrupt Disable,中断失效寄存器, 向该寄存器的任何位写入 1 都会屏蔽该中断信号。 从该寄存器读取会返回不可预测的值 |
INT_EN |
Interrupt Enable,中断使能寄存器 向该寄存器的任何位写入 1,可以启用/解除中断信号的掩码。 从该寄存器读取将返回一个不不可预测的值 |
四. GPIO中断设置与说明
GPIO中断号为52。此中断的优先级芯片内部已经固定好了,所以在软件中配置GPIO中断时,不需要指定GPIO中断的优先级。
GPIO所有引脚都是共享一个中断的,这意味着如果两个引脚的中断都使能了,如果不去读取具体引脚的电平,软件无法判断中断具体来自哪个引脚。
中断触发类型设置:
五. 在Vitis中配置GPIO
我自建了GPIO相关库函数,将相关GPIO功能写在一起。Xxk_PsGpio.c 与 Xxk_PsGpio.h。这里并没有使用处理整个Bank的函数,因为实际应用时很好需要处理整个Bank,都是单独处理某个Pin。
Xxk_PsGpio.h如下:
#ifndef XXK_PSGPIO_H
#define XXK_PSGPIO_H// 包含xilinx库中头文件
#include "xil_printf.h"
#include "xgpiops.h"
#include "xscugic.h"
#include "xil_exception.h"// 宏定义
#define __weak __attribute__((weak))// 与PS GPIO相关的宏定义
// 引脚宏定义
#define MIO12 12U#define EMIO0 54U
#define EMIO1 55U
#define EMIO2 56U
#define EMIO3 57U
#define EMIO4 58U// GPIO指的就是PS侧的GPIO硬核,对于ZYNQ7,只有一个GPIO硬核
#define PSGPIO_INPUT 0U
#define PSGPIO_OUTPUT 1U
#define PSGPIO_OUTPUT_ENABLE 1U
#define PSGPIO_OUTPUT_DISABLE 0U/* 中断类型,已在xgpiops.h中定义,放在这里方便找到
#define XGPIOPS_IRQ_TYPE_EDGE_RISING 0x00U
#define XGPIOPS_IRQ_TYPE_EDGE_FALLING 0x01U
#define XGPIOPS_IRQ_TYPE_EDGE_BOTH 0x02U
#define XGPIOPS_IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH 0x03U
#define XGPIOPS_IRQ_TYPE_LEVEL_LOW 0x04U
*/// PS GPIO相关函数
// 初始化psGpio
int psGpioInti(XGpioPs *psGpioPtr, u16 psGpio_deviceId);
//psGpioInti(&psGpio, XPAR_XGPIOPS_0_DEVICE_ID);// 设置psGpio某引脚为输出并使能
void psGpio_SetPinOutputAndEnbale(const XGpioPs *psGpioPtr, u32 Pin);
//psGpio_SetPinOutputAndEnbale(&psGpio, EMIO0);// 设置psGpio某引脚为输入,输入无需使能
void psGpio_SetPinInput(const XGpioPs *psGpioPtr, u32 Pin);
//psGpio_SetPinInput(&psGpio, EMIO0);// 向psGpio某引脚写入0或1
extern void XGpioPs_WritePin(const XGpioPs *psGpioPtr, u32 Pin, u32 Data);
//XGpioPs_WritePin(&psGpio, EMIO0, 1);// 读取psGpio某引脚的电平,得到0或1
extern u32 XGpioPs_ReadPin(const XGpioPs *psGpioPtr, u32 Pin);
// EMIO0_pinData = XGpioPs_ReadPin(&psGpio, EMIO0);// 中断相关函数
int scuGic_Inti(XScuGic *scuGicPtr, u16 scuGicID); //初始化中断控制器
//scuGic_Inti(&scuGic, XPAR_XSCUTIMER_0_DEVICE_ID);void psGpio_PinIntr_SetAndEnable(XScuGic *scuGicPtr, XGpioPs *psGpioPtr, u32 psGpio_intrId,Xil_ExceptionHandler psGpio_Handler, u32 Pin, u8 IrqType);
//psGpio_PinIntr_SetAndEnable(&scuGic, &psGpio, XPAR_XGPIOPS_0_INTR,
// psGpio_Handler, EMIO0, XGPIOPS_IRQ_TYPE_EDGE_RISING);void psGpio_Handler(void *CallBackRef); // 需在main中重写此弱函数#endif
Xxk_PsGpio.c 如下:
#include "Xxk_PsGpio.h"// 初始化PS侧GPIO,包括MIO和EMIO
int psGpioInti(XGpioPs *psGpioPtr, u16 psGpio_deviceId)
{XGpioPs_Config *psGpio_configPtr;psGpio_configPtr = XGpioPs_LookupConfig(psGpio_deviceId); // 根据器件ID查找配置// 配置初始化配置int status;status = XGpioPs_CfgInitialize(psGpioPtr, psGpio_configPtr, psGpio_configPtr->BaseAddr);if (status != XST_SUCCESS){xil_printf("PsGpio %d Initialization Failed\r\n", psGpio_deviceId);return status;}status = XGpioPs_SelfTest(psGpioPtr);if (status != XST_SUCCESS){xil_printf("PsGpio %d SelfTest Failed\r\n", psGpio_deviceId);return status;}xil_printf("PsGpio %d Initialization Succeed\r\n", psGpio_deviceId);return status;
}// 设置psGpio某引脚为输入,输入无需使能
void psGpio_SetPinInput(const XGpioPs *psGpioPtr, u32 Pin)
{XGpioPs_SetDirectionPin(psGpioPtr, Pin, PSGPIO_INPUT);
}// 设置psGpio某引脚为输出并使能
void psGpio_SetPinOutputAndEnbale(const XGpioPs *psGpioPtr, u32 Pin)
{XGpioPs_SetDirectionPin(psGpioPtr, Pin, PSGPIO_OUTPUT);XGpioPs_SetOutputEnablePin(psGpioPtr, Pin, PSGPIO_OUTPUT_ENABLE);
}// 设置psGpio某引脚输出不使能
void psGpio_SetPinOutputDisbale(const XGpioPs *psGpioPtr, u32 Pin)
{XGpioPs_SetOutputEnablePin(psGpioPtr, Pin, PSGPIO_OUTPUT_DISABLE);
}// PS GPIO PIN中断使能
void psGpio_PinIntr_SetAndEnable(XScuGic *scuGicPtr, XGpioPs *psGpioPtr, u32 psGpio_intrId,Xil_ExceptionHandler psGpio_Handler, u32 Pin, u8 IrqType)
{// 连接中断ID与固定服务函数XScuGic_Connect(scuGicPtr, psGpio_intrId, (Xil_ExceptionHandler)psGpio_Handler, (void *)psGpioPtr);// 启用对应中断ID的中断源XScuGic_Enable(scuGicPtr, psGpio_intrId);// 注意psGPIO中断不需要设置中断优先级// 设置psGPIO中断类型XGpioPs_SetIntrTypePin(psGpioPtr, Pin, IrqType);// 在使能前先清除一次中断,否则之前的中断状态可能残留,导致烧写后马上进一次中断XGpioPs_IntrClearPin(psGpioPtr, Pin);// 使能psGPIO中断XGpioPs_IntrEnablePin(psGpioPtr, Pin);
}// psGpio中断处理弱函数
__weak void psGpio_Handler(void *CallBackRef)
{XGpioPs *psGpioPtr = (XGpioPs *)CallBackRef;// psGpio_intrFlag = 1;if (XGpioPs_IntrGetStatusPin(psGpioPtr, MIO12) == TRUE){XGpioPs_IntrDisablePin(psGpioPtr, MIO12);XGpioPs_IntrClearPin(psGpioPtr, MIO12);xil_printf("This is psGpio_Handler - MIO12\r\n");}else if (XGpioPs_IntrGetStatusPin(psGpioPtr, EMIO4) == TRUE){XGpioPs_IntrDisablePin(psGpioPtr, EMIO4);XGpioPs_IntrClearPin(psGpioPtr, EMIO4);xil_printf("This is psGpio_Handler - EMIO4\r\n");}
}// 初始化中断控制器ScuGic
int scuGic_Inti(XScuGic *scuGicPtr, u16 scuGicID)
{// 打开系统的中断处理功能Xil_ExceptionInit(); // 初始化异常句柄,只在很早版本的bsp中需要,此处为了兼容性保留Xil_ExceptionRegisterHandler(XIL_EXCEPTION_ID_INT, (Xil_ExceptionHandler)XScuGic_InterruptHandler,scuGicPtr); // 为IRQ注册中断处理程序Xil_ExceptionEnable(); // 使能系统中断功能XScuGic_Config *scuGicConfig;scuGicConfig = XScuGic_LookupConfig(scuGicID); // 根据器件ID查找配置int status;status = XScuGic_CfgInitialize(scuGicPtr, scuGicConfig, scuGicConfig->CpuBaseAddress);if (status != XST_SUCCESS){xil_printf("ScuGic Initialization Failed\r\n");return XST_FAILURE;}xil_printf("ScuGic Initialization Succeed\r\n");return status;
}
使用自建库,GPIO输入,输出及中断均有使用的main.c如下:
/*功能:控制EMIO0~2为输出,EMIO4为输入,EMIO3为中断
*/#include "Xxk_PsGpio.h"
#include "sleep.h"// 全局变量
XGpioPs psGpio;
XScuGic scuGic;int psGpio_EMIO_intrFlag = 0;
int psGpio_MIO_intrFlag = 0;int main(int argc, char const *argv[])
{xil_printf("begin\r\n");// 初始化psGpiopsGpioInti(&psGpio, XPAR_XGPIOPS_0_DEVICE_ID);// 设置psGpio引脚方向psGpio_SetPinOutputAndEnbale(&psGpio, EMIO0);psGpio_SetPinOutputAndEnbale(&psGpio, EMIO1);psGpio_SetPinOutputAndEnbale(&psGpio, EMIO2);psGpio_SetPinInput(&psGpio, EMIO3);// 初始化中断控制器scuGic_Inti(&scuGic, XPAR_XSCUTIMER_0_DEVICE_ID);// 设置并使能psGpio某引脚中断psGpio_PinIntr_SetAndEnable(&scuGic, &psGpio, XPAR_XGPIOPS_0_INTR,psGpio_Handler, EMIO4, XGPIOPS_IRQ_TYPE_EDGE_FALLING);psGpio_PinIntr_SetAndEnable(&scuGic, &psGpio, XPAR_XGPIOPS_0_INTR,psGpio_Handler, MIO12, XGPIOPS_IRQ_TYPE_EDGE_FALLING);while (1){sleep(1);xil_printf("EMIO3 value: %d\r\n", XGpioPs_ReadPin(&psGpio, EMIO3));XGpioPs_WritePin(&psGpio, EMIO0, 1);XGpioPs_WritePin(&psGpio, EMIO1, 1);XGpioPs_WritePin(&psGpio, EMIO2, 0);if (psGpio_EMIO_intrFlag){xil_printf("This is psGpio_Handler - EMIO4\r\n");psGpio_EMIO_intrFlag = 0;XGpioPs_IntrEnablePin(&psGpio, EMIO4);}if (psGpio_MIO_intrFlag){xil_printf("This is psGpio_Handler - MIO12\r\n");psGpio_MIO_intrFlag = 0;XGpioPs_IntrEnablePin(&psGpio, MIO12);}sleep(1);XGpioPs_WritePin(&psGpio, EMIO0, 0);XGpioPs_WritePin(&psGpio, EMIO2, 1);}return 0;
}void psGpio_Handler(void *CallBackRef) // 重写弱函数
{XGpioPs *psGpioPtr = (XGpioPs *)CallBackRef;if (XGpioPs_IntrGetStatusPin(psGpioPtr, MIO12) == TRUE){psGpio_MIO_intrFlag = 1;XGpioPs_IntrDisablePin(psGpioPtr, MIO12);XGpioPs_IntrClearPin(psGpioPtr, MIO12);}if (XGpioPs_IntrGetStatusPin(psGpioPtr, EMIO4) == TRUE){psGpio_EMIO_intrFlag = 1;XGpioPs_IntrDisablePin(psGpioPtr, EMIO4);XGpioPs_IntrClearPin(psGpioPtr, EMIO4);}
}
六. GPIO的另一种实现方式 - AXI GPIO
本文介绍了如何使用MIO和EMIO实现GPIO,而对于ZYNQ来说,在PL中使用AXI GPIO IP核也可以实现GPIO功能,具体介绍参见我的另一篇博文。
传送门:ZYNQ7000-AXI GPIO详解
七. 总结
本文介绍了ZYNQ7000中GPIO的基本概念,GPIO是ZYNQ PS侧最简单的一种外设,它可以由MIO或EMIO实现。以32为界,118个GPIO被分为了4个Bank,每个Bank对应一组控制寄存器,然后简单介绍了每个寄存器的名称含义和功能,最后附上了通过自建GPIO函数库,便捷操作GPIO的软件代码。
对GPIO理解还不深,如有疏漏,欢迎评论指出!
ZYNQ7000-GPIO详解相关推荐
- 高通驱动树中的GPIO详解
高通驱动树中的GPIO详解 reference:https://blog.csdn.net/baidu_37503452/article/details/80257441 Drive Strength ...
- STM32F0——GPIO详解
STM32F0--GPIO详解 一. GPIO (General Purpose I/O Port) 统称为通用输入/输出端口. 二. GPIO的基本结构 1. 输入配置 2.输出配置 3. 复用功能 ...
- STM32 GPIO 详解
0. 实验平台 基于STM32F407ZG 1. GPIO 简介 1.1 简介 GPIO全称:General Purpose Input Output,即通用输入输出端口,一般用来采集外部器件的信息或 ...
- ZYNQ7000-AXI GPIO详解
参考:PG144 - AXI GPIO v2.0 Product Guide (v2.0) 一. AXI GPIO的概念与作用 AXI GPIO是ZYNQ PL部分的一个IP软核,此IP核提供AXI- ...
- STM32基础入门——GPIO详解
目录 一.GPIO的简介 二.GPIO工作模式-----输入 1.浮空输入模式 2.上拉输入模式 3.下拉输入模式 4.模拟输入模式 三.GPIO工作模式-----输出 1.开漏输出模式 2.推挽输出 ...
- 嵌入式学习笔记之GPIO详解
一. 什么是GPIO GPIO,英文全称为General-Purpose IO ports,也就是通用IO口.在嵌入式系统中常常有数量众多,但是结构却比较简单的外部设备/电路,对这些设备/电路有的需要 ...
- STM32开发 -- 外部中断详解
如需转载请注明出处:https://blog.csdn.net/qq_29350001/article/details/87376865 在讲三轴加速度计的时候,提到外部中断.接下来就看看中断为什么这 ...
- [nRF51822] 5、 霸屏了——详解nRF51 SDK中的GPIOTE(从GPIO电平变化到产生中断事件的流程详解)...
:由于在大多数情况下GPIO的状态变化都会触发应用程序执行一些动作.为了方便nRF51官方把该流程封装成了GPIOTE,全称:The GPIO Tasks and Events (GPIOTE) . ...
- STM32:GPIO的8种输入输出模式深入详解
STM32的8种GPIO输入输出模式深入详解 输入模式 -输入浮空(GPIO_Mode_IN_FLOATING) -输入上拉(GPIO_Mode_IPU) -输入下拉(GPIO_Mode_IPD) - ...
最新文章
- Eclipse快捷键大全,导包快捷键:ctrl+Shift+/【转】
- 微软所谓的无人工介入的自动的机器翻译系统
- mysql删除树_B-树的删除过程介绍
- 防止xss(脚本攻击)的方法之过滤器
- Android 测试 之MonkeyRunner
- 高德地图——一款功能强大的APP
- 彩虹六号按键精灵挂机脚本制作教程
- matlab复数参数的虚部已忽略,[问题] 复数 X 和/或 Y 参数的虚部已忽略
- 利用python批量修改word文档页眉
- spark 随机森林 源码解析
- H G W S哪一个不是状态函数_复变函数学习笔记(13)——单位圆盘上的自同构群(用了近世代数)...
- 射频芯片ATE测试从入门到放弃之收发机
- solidity Error:linearization of inherintance graph impossable
- Flutter上传多张图片
- “包”治百病,BOS丰富的预付费资源包来了
- 商业模式和盈利模式的区别是什么?
- AudioManager 蓝牙sco连接相关接口
- leetCode1103
- 蓝桥杯 算法训练 Cowboys By Assassin dp+字符串操作
- UE4+Cubemap(jpg导入UE4生成Cubemap)