PYNQ學習案例——Zynq中斷應用及編程思路

作者：Mculover666

在實際玩Zynq中斷之前，先扯一扯中斷這個神奇的東西~

實時性是一個嵌入式系統(tǒng)很重要的性能，實時性體現(xiàn)在一個系統(tǒng)對外部事件的響應能力和處理能力上，而CPU對一個事件的響應及處理主要依托于 —— 中斷。

通俗的來說，中斷的一個基本過程就是：當一個事件發(fā)生時（比如按鍵按下），產(chǎn)生一個可以發(fā)送到CPU的中斷信號（上升沿或下降沿無所謂，是個信號就行），當CPU接收到這個中斷信號后，對這個中斷信號所表示的事件進行處理（跳轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷服務程序，對按鍵按下這個事件進行處理）。

對這個基本過程抽象出來一個中斷系統(tǒng)模型如圖所示：

在上圖中只是一個中斷信號，那么當這個系統(tǒng)中存在很多中斷信號時，群龍無首，整個系統(tǒng)就會亂套，CPU會像一只無頭蒼蠅一樣到處去執(zhí)行中斷服務程序，結(jié)果可想而知，最后CPU肯定什么也干不了~

為了解決這個問題，需要派一個領導去管理這些各種各樣的中斷，這個管理者就是 —— 中斷管理單元！所以，它只有一個功能 —— 管理這些中斷信號！比如使能與失能 —— 讓哪個中斷信號通過或者讓哪些信號不通過；“優(yōu)先級” —— 誰先通過誰后通過，改進模型如下圖：

這樣一來，CPU永遠只能接收到一個中斷信號，所以CPU可以很舒服的去做他該做的事情了~

總結(jié)一下中斷的編程思路：

配置外設可以產(chǎn)生中斷信號

配置中斷管理單元，使能信號通過，( 配置信號優(yōu)先級 )

配置中斷服務程序 ，確保CPU接收到中斷信號可以及時處理

接下來依托這個抽象的中斷模型玩一玩Zynq的中斷，具體化這個模型~

1.實驗目的
探索Zynq中PL->PS的中斷，按下按鍵產(chǎn)生一個中斷，這個中斷被通用中斷管理單元所處理，然后傳遞給Zynq PS，將變量值遞增然后將值顯示在led上。

2.實驗步驟
2.1.新建基于Pynq-Z2的工程
2.2.創(chuàng)建硬件塊設計
2.2.1.添加所用ip并自動連線
添加兩個AXI_GPIOip核，一個連接板載4個按鈕，一個連接板載4個led

2.2.2.配置AXI_GPIO使能中斷
這里因為4個按鍵是連接在axi_gpio_0上的，所以雙擊axi_gpio_0 ip核進行配置，如圖，選擇使能中斷：

可以看到與未配置中斷的axi_gpio_1有區(qū)別：

2.2.2.配置Zynq PS系統(tǒng)接收中斷請求
在配置之前需要對Zynq中的中斷信號有個大致的了解，其中PS和PL之間的中斷信號如表所示：

根據(jù)上圖，雙擊zynq ip核進行配置，因為這里需要接收的按鍵中斷是從PL端到PS端的，首先選中Fabric Interrupts中斷組織，然后選中IRQ_F2P[15:0]，使能16-bit的PL->PS共享中斷端口，以便于來自PL端的中斷可以連接到PS的中斷控制器上：

2.2.3.連接AXI_GPIO的中斷請求和PS的中斷端口
手動進行連線：

2.3.驗證設計，創(chuàng)建HDL文件，生成Bitstream，導出硬件設計文件
至此，中斷信號的硬件數(shù)據(jù)通路構(gòu)建完成，接下來是軟件中配置中斷管理單元和中斷服務程序。

2.4.過渡到SDK上的軟件設計
2.4.1.Launch SDK

2.4.2.新建一個空的應用工程

2.4.3.導入已有C文件
因為在實際項目中需要分工協(xié)作，所以這里選擇導入隨書附帶的C文件：

2.4.4.配置運行設置，板級驗證

運行即可觀察到現(xiàn)象。

2.添加定時器中斷
2.1.實驗目的
在已有一個按鍵中斷的基礎上，添加一個定時器中斷，掌握添加多個中斷到PS的方法。

2.2.實驗步驟
2.2.1.添加AXI Timer IP核并自動連線
添加時搜索"timer",選擇AXI Timer添加，然后點擊自動連線，結(jié)果如圖：

2.2.2.連接AXI Timer的中斷到PS端
因為PS端的共享中斷接口已經(jīng)連接了一個AXI GPIO中斷，所以如果要繼續(xù)連接一個中斷信號，要通過一個另外的ip核 —— Concat，在添加ip核時搜索添加，如圖所示，將之前AXI GPIO 到ps的中斷斷開，然后將concat的dout信號連至PS端的IRQ_F2P[0:0]，然后將AXI GPIO的中斷信號連接至In0，將定時器的中斷信號連接至In1，這樣就完成了多個中斷信號的共享。

生成Bitstream，導出硬件文件

編輯：hfy