如何通過(guò)NoC 從 Versal應(yīng)用處理單元訪問(wèn)AXI BRAM

本篇博文旨在演示如何通過(guò) NoC 從 Versal 應(yīng)用處理單元 (APU) 訪問(wèn) AXI BRAM。

設(shè)計(jì)示例是使用 Vivado 2020.2 版本創(chuàng)建的，評(píng)估板使用的是 VCK190 評(píng)估板。

Versal

Versal 架構(gòu)將“Scalar Engine”（標(biāo)量引擎）、“Adaptable Engine”（自適應(yīng)引擎）和“Intelligent Engine”（智能引擎）這三種不同類型的引擎與豐富的連接和通信功能以及片上網(wǎng)絡(luò) (NoC) 有機(jī)結(jié)合，從而支持實(shí)現(xiàn)覆蓋整個(gè)器件的無(wú)縫式存儲(chǔ)器映射訪問(wèn)。

智能引擎包括：

SIMD VLIW AI 引擎，適用于自適應(yīng)推斷和高級(jí)信號(hào)處理計(jì)算

DSP 引擎，適用于定點(diǎn)運(yùn)算、浮點(diǎn)運(yùn)算和復(fù)雜的 MAC 運(yùn)算。

自適應(yīng)引擎將可編程邏輯塊與存儲(chǔ)器有機(jī)結(jié)合，它具備專為應(yīng)對(duì)高計(jì)算密度需求而設(shè)計(jì)的架構(gòu)。
標(biāo)量引擎包括 Arm Cortex-A72 和 Cortex-R5 處理器，支持計(jì)算密集型任務(wù)。

片上網(wǎng)絡(luò) (NoC)

片上網(wǎng)絡(luò) (NoC) 是一個(gè) AXI 互連網(wǎng)絡(luò)，用于在可編程邏輯 (PL)、處理器系統(tǒng) (PS) 和其它硬核塊中的 IP 端點(diǎn)之間共享數(shù)據(jù)。
此基礎(chǔ)架構(gòu)覆蓋整個(gè)器件，基于專有的切換開關(guān)形成高速集成的數(shù)據(jù)路徑。

模塊框圖

Vivado 步驟

步驟 1：

以 VCK190 評(píng)估板為目標(biāo)創(chuàng)建工程，并在 IP integrator 內(nèi)創(chuàng)建塊設(shè)計(jì)。
步驟 2：

添加 versal_cips IP (Control, Interfaces and Processing System)，并運(yùn)行塊自動(dòng)化設(shè)置。在設(shè)置中配置 NoC 的存儲(chǔ)器控制器 (DDR4)，并將 PL 時(shí)鐘和 PL 復(fù)位的數(shù)量配置為 1。

步驟 3：

雙擊打開 NoC IP，在“General”（常規(guī)）選項(xiàng)卡中進(jìn)行以下設(shè)置：
Number of AXI Master Interfaces（AXI 主接口數(shù)）= 1
Number of AXI Clocks（AXI 時(shí)鐘數(shù)）= 7

步驟 4：

轉(zhuǎn)至“Connectivity”（連接）選項(xiàng)卡，檢查 S0xAXI 與 M00_AXI 之間的連接，然后單擊“OK”（確定）。

步驟 5：

將 AXI BRAM 添加到塊設(shè)計(jì)中，單擊“Run Connection Automation”（運(yùn)行自動(dòng)連接），然后選中 pl_clk0 作為從接口的時(shí)鐘源。

步驟 6：

再次運(yùn)行“Run Connection Automation”，配置 ext_reset_in接口。

步驟 7：

運(yùn)行“validation”（確認(rèn)）步驟，確認(rèn)成功后，檢查“Address Editor”（地址編輯器）選項(xiàng)卡。

步驟 8：

為 BD 創(chuàng)建頂層文件，運(yùn)行綜合與實(shí)現(xiàn)，然后生成器件鏡像。

步驟 9：

導(dǎo)出硬件設(shè)計(jì)以獲取 XSA 文件。

Vitis 步驟

步驟 1：

在 Vitis 中創(chuàng)建新的應(yīng)用工程，然后切換至“Create a new platform from hardware”（基于硬件創(chuàng)建新平臺(tái)）選項(xiàng)卡。
單擊“+”，選擇從 Vivado 導(dǎo)出的 XSA 文件。

步驟 2：

提供工程名稱，并選擇處理器。

步驟 3：

選擇 Hello World 模板，然后單擊“Finish”（完成）。

代碼修改

創(chuàng)建完應(yīng)用工程后，在 main.c 中修改代碼對(duì) AXI BRAM進(jìn)行讀寫。
Xil_Out64 函數(shù)用于將數(shù)據(jù)寫入 64 位地址，而Xil_In32 函數(shù)則用于地址中讀取 32 位數(shù)據(jù)。
示例：

寫入數(shù)據(jù) API

Xil_Out64(bram_address_write,write_data);

讀取數(shù)據(jù) API

read_data=Xil_In32(bram_address_read);

代碼快照:

運(yùn)行設(shè)計(jì)
連接到VCK190 評(píng)估板，并設(shè)置啟動(dòng)模式為 JTAG 啟動(dòng)模式，然后運(yùn)行應(yīng)用。
控制臺(tái)輸出示例：

審核編輯：郭婷