PYNQ設計案例：基于HDL語言+Vivado的自定義IP核創(chuàng)建

作者：Mculover666

1.實驗目的
用HDL語言+Vivado創(chuàng)建一個掛載在AXI總線上的自定義IP核

2.實驗步驟
2.1.創(chuàng)建一個新的項目

2.2.調(diào)用Create and Package IP Wizard，創(chuàng)建一個新的AXI-Lite從機ip
選擇Tools->Create and Package IP

編輯創(chuàng)建的IP

led_controller_v1_0.v — 實例化了所有的AXI-Lite接口，在這種情況下，只有一個接口存在
led_controller_v1_0_S00_AXI.v — 包含了處理PL外設與PS端軟件的AXI4-Lite接口功能
打開led_controller_v1_0_S00_AXI.v文件，找到Users to add ports here，然后在其后添加需要的端口：

然后在文件最后，找到Add user logic here，然后在其后添加邏輯功能代碼：

保存文件，打開led_controller_v1_0.v文件，找到Users to add ports here，添加端口：

在頂層文件中例化剛剛我們添加的端口，保存文件：

更新IP核

打包IP核

然后關閉這個工程即可，ip核創(chuàng)建成功。

2.3.添加ip核到Block Design中進行設計
創(chuàng)建Block Design：

點擊Add IP，搜索led，添加led_controllerIP:

因為LEDs_out要連接板載LED，所以點擊引腳，按下ctrl+t導出引腳：

添加Zynq ps核，自動連線：

按下F6驗證設計：

創(chuàng)建Block Design 的HDL文件：

添加LED引腳約束文件：

##LEDs
set_property -dict { PACKAGE_PIN R14 IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports { LEDs_out_0[0] }]; #IO_L6N_T0_VREF_34 Sch=LEDs_out_0[0]
set_property -dict { PACKAGE_PIN P14 IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports { LEDs_out_0[1] }]; #IO_L6P_T0_34 Sch=LEDs_out_0[1]
set_property -dict { PACKAGE_PIN N16 IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports { LEDs_out_0[2] }]; #IO_L21N_T3_DQS_AD14N_35 Sch=LEDs_out_0[2]
set_property -dict { PACKAGE_PIN M14 IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports { LEDs_out_0[3] }]; #IO_L23P_T3_35 Sch=LEDs_out_0[3]

2.4.生成Bitstream，打開實現(xiàn)設計，導出硬件文件，運行SDK

2.5.創(chuàng)建一個空的應用工程
File->New->Application Project，選擇創(chuàng)建一個空工程：

2.6.添加驅(qū)動庫
光標選中l(wèi)ed_test_bsp之后再進行下面的操作！??！

選擇Xilinx->Repositories：

添加ip核所在目錄，添加完了之后SDK會自動掃描所添加的目錄，然后重新編譯工程來添加新的驅(qū)動文件：

檢查一下庫有沒有被分派到LED_Controller外設，打開system.mss文件，可以看到外設驅(qū)動中存在led_controller_0：

點擊最上面modify this BSP's Setting檢查驅(qū)動設置：

至此，led_controlerip核的硬件設計完畢，BSP驅(qū)動添加完畢，可以開始寫應用測試程序了。

2.7.編寫應用代碼
先在src文件夾下創(chuàng)建一個C文件：

/**
* @file led_test.c
* @brief led_controler ip test
* @author mculover666
* @date 2018/11/10
* */
#include "xparameters.h"
#include "xil_io.h" //led_controller.h中用到了Xil_Out32
#include "led_controller.h"
#include "xil_printf.h"

#define LED_BASE_ADDR XPAR_LED_CONTROLLER_0_S00_AXI_BASEADDR
#define LED_REG0 0

#define DELAY 50000000

int main()
{
int temp = 0;
int led_value = 0;
int i = 0;

xil_printf("led_controller ip test/r/n");
xil_printf("----------------------/r/n");

while(1)
{
/* write reg0 */
LED_CONTROLLER_mWriteReg(LED_BASE_ADDR,LED_REG0,led_value);

/* read reg0 */
temp = LED_CONTROLLER_mReadReg (LED_BASE_ADDR,LED_REG0);

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

if(led_value led_value++;
else
led_value = 0;

for(i=0;i

}
}

2.9.配置運行，觀察結(jié)果

3.實驗總結(jié)
這個實驗做了很長時間，最后看著燈思考了很長時間：

從實驗的角度來說說：用HDL創(chuàng)建一個掛載在AXI總線上的ip核去控制LED，然后在存儲器映射下這個ip核的四個寄存器會有自己的地址，CPU靠這個地址來訪問寄存器，為了操作簡單，一般會有一個基地址，其余寄存器是相對這個基地址的偏移，所以控制代碼只需要讀寫寄存器就可以了；

從嵌入式原理的角度來說，其實設計都是基于寄存器的，硬件靠寄存器的數(shù)據(jù)來工作，寄存器掛載在總線上，所以寄存器會有一個地址（寄存器映射），我們通過指針就可以訪問內(nèi)存空間中這個地址處的數(shù)據(jù)；

從嵌入式發(fā)展的角度來說，通常寄存器地址映射都是由廠商出廠時候映射好的，我們只需要查看芯片參考手冊去編程，現(xiàn)在整個硬件可以自己設計，寄存器地址映射只是在一個固定的區(qū)間段內(nèi)（AXI 從機地址1G），變的更加靈活了，也說明了整個數(shù)字系統(tǒng)的設計正在由板上設計轉(zhuǎn)入片上設計，原來由一塊板子才能搞定的任務，現(xiàn)在只需要一個芯片即可~

編輯：hfy