Zynq SoC 设备上的多种用途

ZYNQ从放弃到入门（一）MIO

这篇博文特别关注 Zynq SoC 的多用途 IO （MIO， Multipurpose IO） 模块。正是这个接口块为 Zynq SoC 的双核 ARM Cortex-A9 MPCore 处理器提供了许多标准接口。MIO 还包含确定 Zynq SoC 如何启动的配置设置。MIO 连接到 Zynq SoC 的 PS（处理器系统）端。它连接到 Zynq 设备上的 54 个引脚（注意 CLG225 封装中的 Zynq-7010 SoC 有 32 个 MIO 引脚），用于以下用途：

定义配置方法

四路 SPI 存储器接口

SRAM/NOR闪存接口

NAND闪存接口

两个 10/100/1000 以太网 MAC

两个 USB 2.0 OTG 接口

两个 SD 卡接口

两个 UART

两个主从 I2C 接口

两个全双工 SPI 接口

两个 CAN 2.0B 接口

PJTAG 和 TRACE 调试接口

三重定时器/计数器 （TTC）

系统看门狗定时器

当然，有时会遇到需要用可用引脚数来权衡许多接口的情况。毕竟，工程学总是一门妥协的艺术。使用 Vivado 设计流程，可以通过双击框图中的处理器来分配 MIO 中的功能，这会打开重新定制 IP 窗口。定义 MIO 有两个选项。第一个选项——Peripheral I/O Pins——非常图形化，让您可以看到分配一个接口标准如何影响其他标准，如下图所示：还可以使用此窗口为每个接口定义组电压设置两个 I/O bank（绿色 = 激活）。

第二个选项是 Zynq 处理系统屏幕中的“MIO 配置”选项卡，如下所示，它会显示分配给 MIO 的接口列表。我们还可以在此视图中分配 EMIO 引脚，稍后我们将解决这个问题。MIO 分为两个电压组：

MIO0 引脚 0 到 15

MIO1 引脚 16 至 53

Bank 0 包括配置输入引脚，在上电后对其进行采样。这些模式引脚共享器件 PS 侧的多用途 I/O 引脚。总共有七个模式引脚映射到 MIO［8:2］。前四个模式引脚定义启动模式；第五个判断是否使用PLL；第六和第七个模式引脚定义了上电期间 MIO bank 0 和 bank 1 上的 bank 电压。在引导加载程序完成后，可以将 MIO bank 0 和 1 上定义的电压标准从 LVCMOS 更改为 HTSL。

如上所述，有时没有足够的 MIO 引脚来显示希望拥有的所有接口。在这种情况下，可以将 MIO 扩展到 Zynq SoC 的可编程逻辑 （PL） 端。这称为扩展多用途 IO 或 EMIO（Extended Multipurpose IO ）。EMIO 可以提供多达 64 个额外的 GPIO 引脚。或者，可以将大多数 MIO 接口分配给 EMIO，但 USB、SRAM/NOR 存储器接口和 NAND 闪存接口除外。Zynq SoC 技术参考手册提供了有关 MIO 和 EMIO 功能差异的非常详细的信息。为 EMIO 分配功能非常简单，只需单击 Peripheral I/O Pins 选项卡末尾的 EMIO 按钮即可完成，如下所示：

可以启用 GPIO 设置并从 MIO 配置选项选项卡中选择其大小。如果选择了最大 64 位大小，则 GPIO 将分为两组，每组 32 位。当关闭 re-customize IP 选项时，将看到您选择的附加端口已添加到框图中的 PS：上面的示例显示了当 GPIO_0、SPI_0 TRACE_0 和 TTC_0 分配给 EMIO 时的 PS。然后可以将这些功能分配为外部 IO，并将出现在重新生成的 HDL 网表中。注意：因为 EMIO 位于 Zynq SoC 的 PL 侧，所以不要忘记启用 PS 和 PL 之间的电平转换器以确保正确操作。

原文标题：ZYNQ从放弃到入门（一）MIO

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审核编辑：彭菁