MIO與EMIO的關(guān)系解析 GPIO、MIO、EMIO的區(qū)別

芯片型號(hào)：XC7Z010-1CLG400C

Vivado版本：2016.1

點(diǎn)亮流水燈，共使用了三種方式：
（1）PS通過MIO點(diǎn)亮PS端LED
（2）PS通過EMIO點(diǎn)亮PL端LED
（3）PS通過AXI點(diǎn)亮PL端LED。

1. MIO與EMIO

首先來理清楚MIO與EMIO的關(guān)系。MIO是PS的I/O引腳，一共有54個(gè)，分為Bank0與Bank1，可以接許多外設(shè)比如UART、SPI或GPIO等，另外可以引腳復(fù)用。當(dāng)我們想通過PS來訪問PL又不想浪費(fèi)AXI總線時(shí)，就通過EMIO接口來訪問。在54個(gè)I/O中，有一些只能用于MIO，大部分可以用于MIO與EMIO，一些接口信號(hào)線只能通過EMIO訪問。

EMIO依然屬于PS，只是連接到了PL，再?gòu)腜L輸出信號(hào)。

2. PS通過MIO點(diǎn)亮PS端LED

從電路中看得很清楚，這兩個(gè)LED直接連接在MIO0和MIO13上，所以直接在這兩個(gè)端口輸出高低電平就可以控制燈閃爍了。

首先建立.bd文件，添加zynq的ip核，去掉PL的資源（包括PS-PL configuration——general——Enable Clock Resets中的FCLK_RESET0_N以及AXI None Secure Enablement——GP Master AXI Interface中的GP0以及Clock Configuration——PL Fabric Clocks中的FCLK_CLK0）。

在外設(shè)I/O中，打開UART1，對(duì)應(yīng)MIO48、49口，打不打開都無所謂，打開調(diào)試用。此時(shí)在MIO中已經(jīng)看到UART1已經(jīng)分配了管腳，然后在GPIO里，打開MIO。

最后在DDR里，找到所用的DDR芯片，比如我用的是HA-125。這樣所有的平臺(tái)就搭好了。直接generate out products——create HDL wrapper——export Hardware——lanuch SDK。

進(jìn)入SDK，建立工程。首先引頭文件xgpiops.h

對(duì)MIO0和MIO13，初始化引腳。

s32 XGpioPs_CfgInitialize(XGpioPs *InstancePtr, XGpioPs_Config *ConfigPtr,
			   u32 EffectiveAddr);

這個(gè)函數(shù)初始化gpio，第一個(gè)參數(shù)需要一個(gè)XGpioPs的結(jié)構(gòu)體指針，直接在函數(shù)開頭實(shí)例化就好了，結(jié)構(gòu)體的組成在.h文件。第二個(gè)參數(shù)是一個(gè)XGpioPs_Config類型結(jié)構(gòu)體指針，這個(gè)結(jié)構(gòu)體的內(nèi)容：

typedef struct {
	u16 DeviceId;		/**< Unique ID of device */
	u32 BaseAddr;		/**< Register base address */
} XGpioPs_Config;

包括gpio分配的ID和基地址。第三個(gè)參數(shù)就是基地址。

如何獲得這些信息，首先ID的獲得，打開xparameter.h頭文件，里面定義了分配的各種資源的ID。

基地址就在配置信息查了，如何獲得gpio的配置信息：

首先實(shí)例化一個(gè)XGpioPs_Config類型的指針。使用XGpioPs_LookupConfig函數(shù)，它能夠在配置信息中找到對(duì)應(yīng)ID的配置信息：

所以就很明確了：

xgpio_config = XGpioPs_LookupConfig(XPAR_PS7_GPIO_0_DEVICE_ID);//找分配的MIO配置信息（基地址）
status = XGpioPs_CfgInitialize(&xgpio, xgpio_config,xgpio_config->BaseAddr);//初始化
 
if(status!=XST_SUCCESS)//初始化成功
return XST_FAILURE;

然后就是定義gpio口的屬性，包括輸入輸出和端口使能：

XGpioPs_SetDirectionPin(&xgpio, LED1, 1);//output
XGpioPs_SetDirectionPin(&xgpio, LED2, 1);//
 
XGpioPs_SetOutputEnablePin(&xgpio, LED1, 1);//enable
XGpioPs_SetOutputEnablePin(&xgpio, LED2, 1);

再后面就在while（1）中循環(huán)點(diǎn)燈，用XGpioPs_WritePin函數(shù)輸出高低電平。

這是純PS點(diǎn)流水燈。

3. PS通過EMIO點(diǎn)亮PL端LED

通過EMIO點(diǎn)PL端LED，在配置zynq ip核時(shí)，基本步驟差不多，包括去到PL資源等，唯一不同的是，在GPIO里，勾上EMIO并且分配寬度是4（因?yàn)槲业男“遄覲L端有四個(gè)LED）。

生成了新的系統(tǒng)：

接下來，分配管腳?。∫?yàn)檫@里GPIO_0在PL端?？纯磒df：

把剛分配的帶寬4的EMIO（GPIO_0）綁定到這四個(gè)管腳上。

然后輸出bitstream文件，導(dǎo)入到SDK中時(shí)，要加上這個(gè)比特流文件。進(jìn)入SDK

初始化程序還是一樣，頭文件也是xgpiops.h，這還是PS操作。

xgpio_config = XGpioPs_LookupConfig(XPAR_PS7_GPIO_0_DEVICE_ID);
status = XGpioPs_CfgInitialize(&xgpio, xgpio_config,
    			   xgpio_config->BaseAddr);
if(status!=XST_SUCCESS)
return XST_FAILURE;

后面就是設(shè)置引腳工作模式：

這里的引腳號(hào)從54開始，因?yàn)閺?4后才是EMIO引腳：

0—53是MIO，53—...是EMIO。

之后點(diǎn)燈就可以了。在運(yùn)行之前先下載比特流文件到FPGA，另外這個(gè)黑金的小板子，PL和PS協(xié)同仿真時(shí)，總報(bào)錯(cuò)，只需要在Reset entire system和Program FPGA打上勾，并且這個(gè)比特流文件要絕對(duì)地址??！

4. PS通過AXI點(diǎn)亮PL端LED

這個(gè)就是PL與PS協(xié)同點(diǎn)燈了。

首先配置zynq ip核，PL部分保留，因?yàn)橛玫搅薃XI，另外MIO gpio都去掉。其余配置都一樣。添加AXI gpio IP核，并且設(shè)置寬度為4，最后Run connection Automation，加入其它必要組件，調(diào)整連線：

之后再綁定gpio_led管腳到四個(gè)LED上，綜合并生成bitstream文件，導(dǎo)入到SDK。

引用頭文件：XGpio.h

然后還是對(duì)引腳進(jìn)行初始化和設(shè)置工作模式：

XGpio_Initialize(&GpioOutput, XPAR_AXI_GPIO_0_DEVICE_ID);
XGpio_SetDataDirection(&GpioOutput,1,0x0);//output
XGpio_DiscreteWrite(&GpioOutput,1,0x0);

協(xié)同點(diǎn)燈還是要先下載比特流文件，在運(yùn)行SDK程序。

5. 總結(jié)

① 對(duì)MIO或EMIO gpio進(jìn)行操作，都屬于PS，引用xgpiops.h文件，對(duì)AXI_gpio引用xgpio.h

② 涉及PL引腳或操作時(shí)，生成比特流文件并且導(dǎo)入SDK，運(yùn)行時(shí)先下載FPGA。

③ PL輸出信號(hào)綁定引腳。