ZYNQ-GPIO外设

重新开始学ZYNQ开发，学完上linux体系
底子知识：ZYNQ 的三种GPIO ：MIO、EMIO、AXI - FPGA/ASIC技能 - 电子发烧友网
GPIO是ZYNQ PS端的一个IO外设，用于观测（input）和控制（output）器件引脚的状态 
MIO（Multiplexed I/O）多路复用IO。是ZYNQ PS端的一部门，未来自PS外设和静态存储器接口的访问多路复用到PS引脚上，直接毗连到PS端的引脚，用于控制外设（如LED、按键等）。MIO的引脚位置是固定的，不必要像PL端那样举行引脚束缚。
EMIO（Extended MIO），扩展的MIO。EMIO是PS与PL的接口，当PS引脚不敷用的时间，可以利用EMIO来举行扩展，从而利用PL的IO；当某个装备硬件已经毗连到PL端，但是通过Verilog代码实现较复杂的时间，可以用EMIO让PS端来驱动。
 GPIO分组：Bank0：32位控制MIO[31:0]；Bank1:32位控制MIO[53:32]；                                        Bank2:32位控制EMIO[31:0]；Bank3:32位控制EMIO[63:32]。
软件通过GPIO可以独立且动态的编程，作为输入/输出以及停止模式。

实验任务一：点灯大家（基于寄存器）利用PS端的MIO控制两个LED，实现LED闪耀的效果，闪耀隔断为1s。
第一步：在vivado上block design中创建了一个最小体系（system）作为zynq的ps端。在最小体系（DDR3+UART）中添加了GPIO（通用输入输出）外设，负责管理和控制MIO引脚的状态。GPIO通过MIO引脚直接毗连到LED，实现对其的控制。

 第二步：代码逻辑控制ps端，通过GPIO的数据手册中的几个寄存器控制LED.

1. #include <stdio.h>
2. #include "xil_io.h"
3. #include "sleep.h"
5. #define GPIOPS_BASE_ADDRESS          0xE000A000  // GPIO基地址
6. #define XGPIOPS_DIRM_OFFSET          0x00000204  // 方向模式寄存器偏移地址
7. #define XGPIOPS_OUTEN_OFFSET          0x00000208  // 输出使能寄存器偏移地址
8. #define XGPIOPS_DATA_LSW_OFFSETR 0x00000000  // 带屏蔽的数据寄存器偏移地址
10. int main() {
11.     printf("GPIO MIO TEST!\n");
13.     // 对GPIO引脚进行配置
14.     // 配置方向模式寄存器，使MIO7和MIO8为输出模式
15.     Xil_Out32(GPIOPS_BASE_ADDRESS + XGPIOPS_DIRM_OFFSET, 0x00000180);  // 0000_0000_0000_0000_0000_0001_1000_0000
16.     // 配置输出使能寄存器，使MIO7和MIO8输出使能
17.     Xil_Out32(GPIOPS_BASE_ADDRESS + XGPIOPS_OUTEN_OFFSET, 0x00000180); // 0000_0000_0000_0000_0000_0001_1000_0000
19.     while (1) {
20.         // 点亮MIO7，熄灭MIO8
21.         Xil_Out32(GPIOPS_BASE_ADDRESS + XGPIOPS_DATA_LSW_OFFSETR, 0xff7f0080); // 0000_0000_0000_0000_0000_0000_1000_0000
22.         sleep(1); // 延迟1秒
23.         Xil_Out32(GPIOPS_BASE_ADDRESS + XGPIOPS_DATA_LSW_OFFSETR, 0xff7f0000); // 0000_0000_0000_0000_0000_0000_1000_0000
24.         sleep(1); // 延迟1秒
25.         // 点亮MIO8，熄灭MIO7
26.         Xil_Out32(GPIOPS_BASE_ADDRESS + XGPIOPS_DATA_LSW_OFFSETR, 0xfeff0100); // 0000_0000_0000_0000_0000_0001_0000_0000
27.         sleep(1); // 延迟1秒
28.         Xil_Out32(GPIOPS_BASE_ADDRESS + XGPIOPS_DATA_LSW_OFFSETR, 0xfeff0000); // 0000_0000_0000_0000_0000_0001_0000_0000
29.         sleep(1);
30.     }
31.     return 0;
32. }

复制代码

实验任务二：点灯大家（基于库函数）利用PS端的MIO控制两个LED，实现LED闪耀的效果，闪耀隔断为1s（和实验一逻辑是一样）。

1. #include <stdio.h>
2. #include "xparameters.h"
3. #include "xgpiops.h"
4. #include "sleep.h"
6. #define GPIO_DEVICE_ID                XPAR_XGPIOPS_0_DEVICE_ID
7. #define MIO_LED0            7 //MIO 7
8. #define MIO_LED1            8 //MIO 7
11. XGpioPs Gpio;
13. int main(){
14.         XGpioPs_Config *ConfigPtr;
15.         printf("GPIO TEST SUCCESS!\n");
16.         //对GPIO进行初始化（两步）    /* Initialize the GPIO driver. */
17.         //第一步：根据器件ID去查找器件的配置信息
18.         ConfigPtr = XGpioPs_LookupConfig(GPIO_DEVICE_ID);
19.         //第二步：对GPIO的驱动进行初始化
20.         XGpioPs_CfgInitialize(&Gpio, ConfigPtr,ConfigPtr->BaseAddr);
21.         //设置引脚的方向，0为输入，1为输出
22.         XGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio, MIO_LED0, 1);
23.         XGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio, MIO_LED1, 1);
24.         //设置输出使能,1：使能输出，0：不使能输出
25.         XGpioPs_SetOutputEnablePin(&Gpio, MIO_LED0, 1);
26.         XGpioPs_SetOutputEnablePin(&Gpio, MIO_LED1, 1);
27.         while(1){
28.         //对引脚输出为高电平,点亮LED灯
29.         XGpioPs_WritePin(&Gpio, MIO_LED0, 0x1);
30.         sleep(1);
31.         //交替闪烁
32.         XGpioPs_WritePin(&Gpio, MIO_LED1, 0x1);
33.         sleep(1);
34.         //对引脚输出为低电平,熄灭LED灯   /* Set the GPIO output to be low. */
35.         XGpioPs_WritePin(&Gpio, MIO_LED0, 0x0);
36.         sleep(1);
37.         XGpioPs_WritePin(&Gpio, MIO_LED1, 0x0);
38.         sleep(1);
39.         }
41.         return 0;
42. }

复制代码

上板验证：

实验任务3：利用两个用户按键分别控制PS端的两个LED灯的亮灭，此中一个按键必要通过EMIO举行扩展（PL端的到场）。必要增长GPIO输入的功能，实验二GPIO用于输出。

只必要在任务2中vivado ps端的IO设置中勾选上emio接口，且emio位宽设置为1(由于只必要一个PL端的按键去控制PS端的灯)。假如必要多个位宽，则必要在vivado中的xdc文件举行引脚束缚，否则会报错！

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