PYNQ设计案例：基于HDL语言+Vivado的自定义IP核创建

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

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

编辑创建的IP

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：

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

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

在顶层文件中例化刚刚我们添加的端口，保存文件：

更新IP核

打包IP核

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：

点击AddIP，搜索led，添加led_controllerIP:

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

添加Zynqps核，自动连线：

按下F6验证设计：

创建BlockDesign的HDL文件：

添加LED引脚约束文件：

2.4.生成Bitstream，打开实现设计，导出硬件文件，运行SDK

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：

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：

点击最上面modifythisBSP'sSetting检查驱动设置：

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：

/**
*@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

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