Vivado 2021.2中的TE0727入門

描述

您可能已經(jīng)注意到，從版本 2021.1 開始，Vivado 中板預(yù)設(shè)文件的處理方式與 Xilinx Board Store 的引入略有不同。這是一個方便的添加，因為它意味著不再需要手動安裝各種常見 Xilinx、Digilent、Avnet 和 Trenz Electronics 板的板預(yù)設(shè)文件。您可以通過簡單地從板選擇中單擊“下載”來將它們安裝在創(chuàng)建新項目菜單中。

然而，由于Xilinx Board Store比較新，并且有其他供應(yīng)商提供的基于 Xilinx 的開發(fā)板，因此仍然需要手動安裝板預(yù)設(shè)文件。這讓我有點難過，因為 Vivado 的文件結(jié)構(gòu)也發(fā)生了變化，以前版本中手動安裝的舊目錄板預(yù)設(shè)文件不再存在。然而，在升級到 Vivado 2021.2 之后，我需要再次使用我的 ZynqberryZero，它恰好不在Xilinx Board Store 存儲庫中，這迫使我弄清楚板預(yù)設(shè)手動安裝。我在 Ubuntu 18.04 上運行 Vivado 2021.2。

添加電路板預(yù)設(shè)文件

在易于記憶/訪問的地方為電路板預(yù)設(shè)文件創(chuàng)建本地目錄：

~$ mkdir -p xilinx_boards

將目標(biāo)開發(fā)板的板子預(yù)設(shè)文件復(fù)制到其中：

~$ cp -R ./Downloads/zbzerodemo1/board_files/TE0727_10_1C ./xilinx_boards

獲取 Vivado 環(huán)境并啟動 Vivado，但不要打開項目。

~$ source /tools/Xilinx/Vitis/2021.2/settings64.sh
~$ vivado

從工具菜單中選擇設(shè)置。

在“設(shè)置”菜單中，導(dǎo)航至Vivado Store > Board Repository 。

單擊+圖標(biāo)并指向我們剛剛在彈出窗口中為電路板預(yù)設(shè)文件創(chuàng)建的本地目錄。單擊“選擇”返回“設(shè)置”窗口。

單擊Apply ，然后單擊 OK將更改保存到 Vivado 并關(guān)閉Settings窗口。

您會注意到已經(jīng)指定了從Xilinx Board Store下載的電路板文件所在的目錄，剛剛創(chuàng)建的本地目錄將是 Vivado 在其中查找電路板預(yù)設(shè)文件的第二個位置。您現(xiàn)在可以簡單地復(fù)制任何新的電路板預(yù)設(shè)將文件復(fù)制到本地目錄，以便在以后的項目中使用。

創(chuàng)建 Vivado 項目

要測試新的本地板預(yù)設(shè)目錄，請單擊創(chuàng)建項目。為其指定所需的名稱和項目位置，將其指定為RTL 項目并選中選項Do not specify sources at this time 。

對于Default Part ，切換到Boards選項卡并搜索TE0727 。選擇它并單擊下一步。

和成功！本地板預(yù)設(shè)存儲庫正在運行！

ZynqberryZero IP 存儲庫

由于 ZynqberryZero 的官方 IP 庫和塊設(shè)計 TCL 腳本尚不可用，我繼續(xù)手動升級它們并將它們附加到該項目。

在繼續(xù) Vivado 項目中的設(shè)計之前，將下面附帶的 IP 庫復(fù)制到某個可訪問的位置。我個人喜歡將這樣的項目特定 IP 庫復(fù)制到我正在使用它們的相應(yīng) Vivado 項目目錄中。如果我使用一個來創(chuàng)建塊設(shè)計，我也會將塊設(shè)計 TCL 腳本放入 Vivado 項目目錄中在這種情況下。

將 IP 庫存儲庫和塊設(shè)計 TCL 腳本復(fù)制到項目中：

~$ mkdir -p //docs
~$ cp ./Downloads/zsys.tcl //docs
~$ cp -R ./Downloads/ip_lib //

將 IP 庫復(fù)制到 Vivado 工程目錄后，需要將其作為有效的 IP 存儲庫添加到 Vivado 工程設(shè)置中。

在 Vivado 中打開設(shè)置，然后導(dǎo)航到IP下的存儲庫。單擊+按鈕并指向 IP 庫文件夾。

區(qū)塊設(shè)計

通過從 Vivado 項目的 TCL 控制臺運行以下命令，從 TCL 腳本為 ZynqberryZero 重新創(chuàng)建塊設(shè)計（從空白的新項目執(zhí)行此操作，在運行此腳本之前不要單擊創(chuàng)建塊設(shè)計）：

source //docs/zsys.tcl

等待設(shè)計完全填充并發(fā)生所有連接。將有幾個關(guān)于如何連接重置線的嚴重警告，但現(xiàn)在可以忽略這些警告。

重新生成設(shè)計，使其看起來不那么凌亂：

該腳本已經(jīng)運行了設(shè)計驗證，但我仍然喜歡手動運行驗證以確保。

保存塊設(shè)計。

創(chuàng)建 HDL 包裝器以實例化項目中的模塊設(shè)計。右鍵單擊Sources選項卡中的模塊設(shè)計并選擇Create HDL Wrapper...

塊設(shè)計完成且頂層 HDL 包裝器就位后，需要添加設(shè)計約束以指定信號映射到 FPGA 上的封裝引腳等內(nèi)容。

在Flow Navigator窗口中，單擊Add Sources 。選擇添加以創(chuàng)建約束，然后選擇添加文件并使用附加到本文的約束文件。確保在單擊Finish之前選擇了Copy constraints files into project選項。

由于存在多個約束文件，因此需要將一個約束文件指定為目標(biāo)約束文件，以便 Vivado 知道在需要時將新約束寫入何處（但所有約束都會讀入設(shè)計中）。右鍵單擊Sources選項卡中的vivado_target.xdc約束文件，然后選擇Set as Target Constraint File 。

生成比特流

現(xiàn)在 ZynqberryZero 的完整硬件設(shè)計已經(jīng)到位，是時候?qū)ζ溥M行綜合、布局和布線并生成比特流了。您可以點擊Generate Bitstream ，Vivado 也會自動運行綜合和實現(xiàn)。

成功生成比特流后，導(dǎo)出用于 Vitis 的硬件，為 Zynq SoC 的 ARM 內(nèi)核處理器開發(fā)軟件（是的，會有一些時序違規(guī)，但我還沒有看到任何問題，并且我仍在努力弄清楚如何修復(fù)它們）。

單擊文件>導(dǎo)出>導(dǎo)出硬件...

請務(wù)必選擇Include bitstream選項。我總是將硬件平臺導(dǎo)出到 Vivado 項目目錄的頂層（默認），但您可以選擇您喜歡的任何目錄。

從 Vivado 導(dǎo)出硬件平臺后，通過在 Vivado 中選擇工具>啟動 Vitis IDE來啟動 Vitis 。

同樣，您可以選擇任何所需的目錄來啟動 Vitis 工作區(qū)，但我個人喜歡在 Vivado 項目目錄的頂層為其創(chuàng)建一個名為vitis_??workspace的文件夾。

Vitis 平臺項目

Vitis 啟動到新工作區(qū)后，通過選擇 Create Platform Project 創(chuàng)建新的平臺項目。為其指定所需的名稱，并指定從 Vivado 導(dǎo)出的硬件（XSA 文件）以用于要從中創(chuàng)建的平臺項目。

在平臺生成后構(gòu)建平臺（因為它一開始會顯示過時）。

Vitis 應(yīng)用項目

通過平臺項目準(zhǔn)備好硬件平臺和 BSP（板級支持包）后，創(chuàng)建要在其上運行的應(yīng)用項目。

選擇新建>應(yīng)用程序項目...

選擇上一步中由平臺項目創(chuàng)建的平臺，并為應(yīng)用程序指定所需的名稱。使用Hello World應(yīng)用程序模板。

生成后構(gòu)建應(yīng)用程序。

Zynq FSBL 應(yīng)用項目

為了將 Hello World 應(yīng)用程序刷入 ZynqberryZero 的 QSPI 閃存，需要創(chuàng)建和修改 Zynq 第一階段引導(dǎo)加載程序應(yīng)用程序項目以從 JTAG 引導(dǎo)。Zynq 芯片需要從 JTAG 引導(dǎo)，以便主機 PC 可以將引導(dǎo)映像編程到 QSPI 閃存上。

在創(chuàng)建 Zynq FSBL 應(yīng)用程序之前，在平臺項目的獨立 BSP 中啟用通用 FAT 文件系統(tǒng)庫 (xilffs)。

從Explorer窗口中選擇 .xpr 文件，然后在 standalone on ps7_cortexa9_0下選擇Board Support Package 。單擊Modify BSP Settings...并選中xilffs旁邊的框。

基于Zynq FSBL模板，按照之前的方法再創(chuàng)建一個應(yīng)用工程：

等待 Zynq FSBL 的應(yīng)用項目生成。

打開 main.c 并將啟動模式更新為 JTAG 啟動模式并跳過內(nèi)存外設(shè)測試。

您還可以在下面找到修改后的 main.c。

閃存 Zynqberry 零內(nèi)存

通過在資源管理器窗口中右鍵單擊 Hello World 應(yīng)用程序并選擇Create Boot Image來為 ZynqberryZero 創(chuàng)建啟動映像。由于從 Hello World 應(yīng)用程序的右鍵單擊菜單中選擇了創(chuàng)建啟動映像選項，因此將自動生成啟動分區(qū)和文件路徑。

您可以看到 FPGA 比特流、Hello World ELF 和 QSPI Zynq FSBL 是構(gòu)成 ZynqberryZero 的啟動二進制文件 (BOOT.BIN) 的啟動分區(qū)。

單擊創(chuàng)建圖像。

通過再次右鍵單擊資源管理器窗口中的 Hello World 應(yīng)用程序并選擇Program Flash來對 ZynqberryZero 的 QSPI 閃存進行編程。

使用剛剛創(chuàng)建的引導(dǎo)二進制文件 (BOOT.BIN) 作為映像文件。設(shè)置Offset為0x0，Flash Type為qspi-x4-single，使用JTAG Zynq FSBL的ELF文件作為Init File 。還要選中Verify after flash選項。

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