Xilinx Vivado的使用詳細介紹(4):Zedboard+vivado之流水燈(加SDK)
Vivado+zedboard之初學流水燈
Author:zhangxianhe
環境:vivado 2016.3(已驗證適用於2015.4)
開發板:Zedboard version xc7z020clg484-1
實驗:使用Vivado和SDK進行Zedboard開發,製作一個簡單的流水燈程式以說明軟硬體協同設計的方法、開發流程等。
本文將分為三個部分:
1. 使用Vivado建立一個工程,並構建一個Zynq嵌入式處理系統。
2. 在上述基礎上,將完成後的硬體匯入到SDK中進行軟體設計。
3. 最後下載到ZedBoard上進行除錯。
具體步驟如下:
1. 使用Vivado建立工程
1.1新建工程
1).滑鼠左鍵雙擊Vivado2016.3圖示,開啟Vivado 2016.3;
2).單擊Create New Project建立一個新的工程;
3).單擊Next執行下一步;
4).選擇工程所在的位置,並輸入工程名ledflow,單擊Next;
5).在Vivado中新建一個RTL工程,暫不新增檔案(勾選 Do not specify sources at this time),後面需要的時候新增,單擊Next;
6).這一步要注意,在左上角Select處選擇Boards,選擇ZedBoard Zynq Evaluation and Development Kit version D器件,單擊Next;
7).單擊Finish
8).等待軟體根據設定新建一個RTL工程。
這樣新建工程的步驟就完成了,下面進行硬體設計步驟;
1.2 Vivado硬體設計
1). 單擊Create Block Design,建立並新增IP核;
2).輸入工程名led,單擊OK;
3).等待軟體Create Block Design
4).Add IP.右邊空白處一般會提示This design is empty. To get started, Add IP from the catalog,單擊 Add IP會出現IP的目錄,如果此處沒有提示,可以單擊Diagram左邊框的Add IP新增;
5). 在目錄Search中輸入ZYNQ7 Processing System;
6).雙擊ZYNQ7 Processing System完成IP核的新增;
7).等待軟體Add IP,接下來工程窗上部分會出現Run Block Automation,點Run Block Automation,直接點OK。
8).接下來繼續新增IP,Add Ip 並在在搜尋中尋找AXI GPIO,雙擊新增。
9).完成後繼續點Run Connect Automation,出現視窗先打鉤S_AXI,右邊設定保持不變,直接點OK。之後繼續點run connect automation,打鉤剩下的,注意此時右側選擇leds_8bits(LED)。之後OK.點選Diagram的Regenerate Layout,重新佈局,完成後出現如下介面。
1.3硬體處理
1). Tools >Validate Design
2).等待軟體執行,執行後的介面如下:
3).單擊OK;
4).Right-Click the Top-level Subsystem Design->Generate Output Products,預設設定,直接點generate,執行結束後,點選OK。
5). Right-Click the Top-level Subsystem Design->Create HDL Wrapper,選擇第二項 Let Vivado manage Wrapper and auto-update,點選OK,
6). 在左側Flow Navigator中最下邊,單擊Generate Bitstream,點選save(如果有提示)然後單擊Yes,直接生成位元流檔案。執行此過程首先會自動進行分析綜合和實現。(這裡也可以直接先點選Run Synthesis進行綜合,然後點選Run Implementation進行實現,然後再點選Generate Bitstream生成位元流) 需要等待執行的時間比較長,耐心等待;
7).執行完成後,會自動彈出對話方塊,選擇Open Implemented Design,單擊OK:
8).執行完成後的介面如下:
9).在關聯到SDK時,需要將Package和Device都開啟,如果執行後只是自動打開了Device,需要在Flow Navigator下找到Synthesis並在其下點選Open Synthesized Design來開啟Package,單擊NO,將Package和Device同時顯示出來;
10).單擊Open Block Design to invoke the IP integrator design
11).準備兩條USB線,一條連線 micro-usb cable between the PC and the PROG port of the board;另外一條 micro-usb cable between the PC and the UART port of the board,開啟Zedboard板的電源,如下圖所示,開啟電源之後POWER燈會亮;
12).單擊左側導航視窗最下方Hardware Manager中的Open Target,然後選擇Auto Connect
13).單擊Hardware Manager中的Program Device,單擊xc7z020_1預設設定,單擊Program將位元流燒寫到ZedBoard板上;完成後板上的DONE藍燈會亮, 提示位元流檔案下載到ZedBoard板上成功:
14).單擊File中的Export,單擊Export Hardware,注意打鉤include bitstream,點選OK。
15).單擊File中的Launch SDK,預設設定,單擊OK,這時會自動啟動SDK。
這樣在Vivado中的操作就完成了,軟體會自動開啟。
1.4 SDK中的軟體設計
開啟後的SDK介面如下:
1). 單擊File > New > Application Project
2).輸入工程名ledflow,其它預設,注意勾選 Use default location(預設已經勾選)單擊Next;
3). 選擇一個空的模板:empty application,單擊Finish,等待工作環境的建立;
4). 單擊ledflow>右擊src>New > Source File
5).輸入工程名ledflow.c(一般命名為main.c),單擊Finish;
6). 編寫如下程式:
1 * ledflow.c 2 * 3 * Created on: 2017年11月16日 4 * Author: zhangxianhe 5 */ 6 #include"xparameters.h" 7 #include"xgpio.h" 8 #include"xil_printf.h" 9 #include"xil_cache.h" 10 #define GPIO_BITWIDTH 8 11 #define GPIO_DEVICE_ID XPAR_AXI_GPIO_0_DEVICE_ID 12 #define LED_DELAY 100000000 13 #define LED_MAX_BLINK 0x1 14 #define LED_CHANNEL 1 15 #define printf xil_printf 16 XGpio Gpio; 17 XGpio GpioOutput; 18 19 int GpioMarquee(u16 DeviceId,u32 GpioWidth) 20 { 21 volatile int Delay; 22 u32 LedBit; 23 u32 LedLoop; 24 int Status; 25 Status=XGpio_Initialize(&GpioOutput,DeviceId); 26 if(Status!=XST_SUCCESS) 27 { 28 return XST_FAILURE; 29 } 30 XGpio_SetDataDirection(&GpioOutput,LED_CHANNEL,0x0); 31 XGpio_DiscreteWrite(&GpioOutput,LED_CHANNEL,0x0); 32 for(LedBit=0x0;LedBit<GpioWidth;LedBit++) 33 { 34 for(LedLoop=0x0;LedLoop<LED_MAX_BLINK;LedLoop++) 35 { 36 XGpio_DiscreteWrite(&GpioOutput,LED_CHANNEL,1<<LedBit); 37 for(Delay=0;Delay<LED_DELAY;Delay++); 38 XGpio_DiscreteClear(&GpioOutput,LED_CHANNEL,1<<LedBit); 39 for(Delay=0;Delay<LED_DELAY;Delay++); 40 } 41 } 42 return XST_SUCCESS; 43 }; 44 int main(void) 45 { 46 while(1) 47 { 48 u32 status; 49 status=GpioMarquee(GPIO_DEVICE_ID,GPIO_BITWIDTH); 50 if(status==0) 51 printf("SUCCESS!.\r\n"); 52 else 53 printf("FAILED.\r\n"); 54 } 55 return XST_SUCCESS; 56 }
然後Ctrl+S,儲存的同時,軟體會自動開始編譯,在左下角problem處可以看到相應的warning和error(如果存在),在console裡面可以看到編譯成功的效果;無誤後,如果有錯誤Click Project-> clean (in case you get any errors with the BSD).
7).單擊Xilinx Tools > program FPGA將位元流燒寫到板上(在Vivado中就先將位元流燒寫到板上有兩個原因:1.如果SDK除錯時出現問題,這樣可以檢測首先是不是Vivado的問題,如果成功燒寫,說明板的連線沒有問題,並且Vivado軟體本身沒有問題;2.在之前的除錯過程中出現過直接Xilinx Tools > program FPGA無法燒寫的情況;因此,保險起見,選擇在Vivado中就先將位元流燒寫到板上)
8).單擊Program(和在Vivado中燒寫的現象一樣,完成後DONE藍色指示燈會亮)
注:如果軟體本身以及板的連線沒有問題,那麼這個步驟會在三秒左右完成,如果一直卡在一半的進度,說明SDK和Vivado沒有很好的建立關聯;
9). 選擇按鈕. 如果找不到這個標誌選擇 Window > Show view > Terminal.
10).單擊 並且選擇合適的 COM port (取決你自己的電腦), and configure the terminal with the parameters as shown below.
11).在用到串列埠列印時,需要設定的COM口,為裝置管理器中的USB Serial Port(本機為COM5),因此要選擇COM5,注意波特率為115200:
12).右鍵工程目錄中的ledflow目錄,選擇Debug As > Debug Configurations,雙擊Xilinx C/C++ application (GDB),自動選擇工程,然後選擇Reset Entire System。
在STDIO Connection中,勾選Connect STDIO to Console設定COM 5和波特率115200;
13).單擊Apply,再單擊Debug,再點選圖示箭頭所指圖示,即可看到現象。
(第一次的時候會出現選擇,直接選擇第一個執行方式),看到流水燈的效果,每次跑完一圈Console視窗會出現SUCESS!.的訊息。
至此,Vivado+Zedboard的流水燈實驗就完成了,板子不使用時要記得關閉電源。