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zynq中三种实现GPIO的方式

FPGA学习交流 2018-08-07 10:16 次阅读

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
113328zpphwrh3spmt0rdt.png



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

软件部分如下
#include
#include "platform.h"
#include "xgpiops.h"

#define LED1 0
#define LED2 9

static 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();
}


EMIO方式实现GPIO
vivado中zynq设置如下图
113329qq6qz904j5hv54w5.png



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
#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 1

static 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();
}

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
113329xl44rer7g49f2apg.png



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
113330hbyhktpyaayy6kvv.png



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
#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 0x04

static 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;
}

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。


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