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PYNQ设计案例:基于HDL语言+Vivado的自定义IP核创建

电子设计 ? 2020-12-21 16:34 ? 次阅读

作者:Mculover666

1.实验目的
用HDL语言+Vivado创建一个挂载在AXI总线上的自定义IP核

2.实验步骤
2.1.创建一个新的项目

o4YBAF9uGgCADIelAAJlay_b3Qw323.png

2.2.调用CreateandPackageIPWizard,创建一个新的AXI-Lite从机ip
选择Tools->CreateandPackageIP

pIYBAF9uGgKASbfbAAD3qOhQ-mo572.png


pIYBAF9uGgOACYlFAAEP3sBhhKY959.png


o4YBAF9uGgWAelgPAADHR7795JU281.png


pIYBAF9uGgaAUjJzAACuOU10eNc373.png


o4YBAF9uGgiAOz47AAD7KUHYQZ0630.png

编辑创建的IP

pIYBAF9uGgqAKhpAAACYAF3d7N8903.png

led_controller_v1_0.v—实例化了所有的AXI-Lite接口,在这种情况下,只有一个接口存在
led_controller_v1_0_S00_AXI.v—包含了处理PL外设与PS端软件的AXI4-Lite接口功能
打开led_controller_v1_0_S00_AXI.v文件,找到Userstoaddportshere,然后在其后添加需要的端口:

o4YBAF9uGguAavAaAAAhqCU2Fz4889.png

然后在文件最后,找到Adduserlogichere,然后在其后添加逻辑功能代码:

pIYBAF9uGgyAEJf4AAAY8K9tieo954.png

保存文件,打开led_controller_v1_0.v文件,找到Userstoaddportshere,添加端口:

o4YBAF9uGg2ARlV4AAAcwl_kIWI845.png

在顶层文件中例化刚刚我们添加的端口,保存文件:

pIYBAF9uGg6AC0ScAAB2O130XMY473.png

更新IP核

o4YBAF9uGhCAZspEAAETQo9yEEk360.png

打包IP核

pIYBAF9uGhKAV4fgAADNBw9CXBQ050.png


o4YBAF9uGhOAHqXnAAEvGUtLrLc481.png


o4YBAF9uGhWAUfg8AADRsS8YSpc020.png

然后关闭这个工程即可,ip核创建成功。

2.3.添加ip核到BlockDesign中进行设计
创建BlockDesign:

pIYBAF9uGhaAZHkwAABaBq83HYc677.png

点击AddIP,搜索led,添加led_controllerIP:

o4YBAF9uGheAWz04AABoHaQv0bY451.png

因为LEDs_out要连接板载LED,所以点击引脚,按下ctrl+t导出引脚:

pIYBAF9uGhmALO0YAABoNojLZ98982.png

添加Zynqps核,自动连线:

o4YBAF9uGh2ACrrdAAVenZx4Qms666.png

按下F6验证设计:

o4YBAF9uGh6AA20UAAAbkd8Lw4Q900.png

创建BlockDesign的HDL文件:

pIYBAF9uGiCAKwrpAACZvR9vMV8798.png

添加LED引脚约束文件:

pIYBAF9uGiGADAf5AACcB3HTxsI801.png


o4YBAF9uGiOAablpAACaoO_nVtA476.png


o4YBAF9uGiSACpNiAABWxtAfcEs558.png


##LEDs
set_property-dict{PACKAGE_PINR14IOSTANDARDLVCMOS33}[get_ports{LEDs_out_0[0]}];#IO_L6N_T0_VREF_34Sch=LEDs_out_0[0]
set_property-dict{PACKAGE_PINP14IOSTANDARDLVCMOS33}[get_ports{LEDs_out_0[1]}];#IO_L6P_T0_34Sch=LEDs_out_0[1]
set_property-dict{PACKAGE_PINN16IOSTANDARDLVCMOS33}[get_ports{LEDs_out_0[2]}];#IO_L21N_T3_DQS_AD14N_35Sch=LEDs_out_0[2]
set_property-dict{PACKAGE_PINM14IOSTANDARDLVCMOS33}[get_ports{LEDs_out_0[3]}];#IO_L23P_T3_35Sch=LEDs_out_0[3]

2.4.生成Bitstream,打开实现设计,导出硬件文件,运行SDK

o4YBAF9uGiaAYtkWAAID64ZX0s8871.png

2.5.创建一个空的应用工程
File->New->ApplicationProject,选择创建一个空工程:

2.6.添加驱动库
光标选中led_test_bsp之后再进行下面的操作!!!

选择Xilinx->Repositories:

o4YBAF9uGiiAE2_kAACREjQlJaw286.png

添加ip核所在目录,添加完了之后SDK会自动扫描所添加的目录,然后重新编译工程来添加新的驱动文件:

检查一下库有没有被分派到LED_Controller外设,打开system.mss文件,可以看到外设驱动中存在led_controller_0:

o4YBAF9uGimABPAsAAEksenE7Zc394.png

点击最上面modifythisBSP'sSetting检查驱动设置:

o4YBAF9uGiuAeT2oAADtbxwG73c144.png

至此,led_controlerip核的硬件设计完毕,BSP驱动添加完毕,可以开始写应用测试程序了。

2.7.编写应用代码
先在src文件夹下创建一个C文件:

pIYBAF9uGi2AESu3AAGB4IpOhVA911.png

/**
*@fileled_test.c
*@briefled_controleriptest
*@authormculover666
*@date2018/11/10
**/
#include"xparameters.h"
#include"xil_io.h"http://led_controller.h中用到了Xil_Out32
#include"led_controller.h"
#include"xil_printf.h"

#defineLED_BASE_ADDRXPAR_LED_CONTROLLER_0_S00_AXI_BASEADDR
#defineLED_REG00

#defineDELAY50000000

intmain()
{
inttemp=0;
intled_value=0;
inti=0;

xil_printf("led_controlleriptest/r/n");
xil_printf("----------------------/r/n");

while(1)
{
/*writereg0*/
LED_CONTROLLER_mWriteReg(LED_BASE_ADDR,LED_REG0,led_value);

/*readreg0*/
temp=LED_CONTROLLER_mReadReg(LED_BASE_ADDR,LED_REG0);

/*showvalue*/
xil_printf("led=%d",led_value);
xil_printf("/ttemp=%d/r/n",temp);

if(led_valueled_value++;
else
led_value=0;

for(i=0;i

}
}

2.9.配置运行,观察结果

pIYBAF9uGi-AHJUrAAHUxdwDsmU560.png


pIYBAF9uGjCASbXcAABXlbF0ZC4860.png

3.实验总结
这个实验做了很长时间,最后看着灯思考了很长时间:

从实验的角度来说说:用HDL创建一个挂载在AXI总线上的ip核去控制LED,然后在存储器映射下这个ip核的四个寄存器会有自己的地址,CPU靠这个地址来访问寄存器,为了操作简单,一般会有一个基地址,其余寄存器是相对这个基地址的偏移,所以控制代码只需要读写寄存器就可以了;

从嵌入式原理的角度来说,其实设计都是基于寄存器的,硬件靠寄存器的数据来工作,寄存器挂载在总线上,所以寄存器会有一个地址(寄存器映射),我们通过指针就可以访问内存空间中这个地址处的数据;

从嵌入式发展的角度来说,通常寄存器地址映射都是由厂商出厂时候映射好的,我们只需要查看芯片参考手册去编程,现在整个硬件可以自己设计,寄存器地址映射只是在一个固定的区间段内(AXI从机地址1G),变的更加灵活了,也说明了整个数字系统的设计正在由板上设计转入片上设计,原来由一块板子才能搞定的任务,现在只需要一个芯片即可~

编辑:hfy


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