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SoC学习篇—外设IP使用 PIO_LED 点灯

一、添加LED外设

有关镜像烧录制作设备树等操作，可参考博文：

SOC学习篇—实现hello FPGA打印

1、添加外设

打开黄金参考工程
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打开【platform designer】
方式一：小图标
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方式二：【Tools】—>【Platform Designer】
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进入【PIO】添加界面【LED外设为PIO】
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选择【file】—>【open…】
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打开【soc_system.qsys】文件
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设计界面简识
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搜索【PIO】
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LED配置，配置完成，点击【finish】
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进入设计界面，添加端口连线
方式一：直接连接
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方式二：鼠标右键按图示选择【推荐使用这种方式，信号比较好查找】
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修改输出端口名
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基地址分配【新的设备进入，需要重新分配基地址】
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配置完成，可以看到下面信息【无警告、报错】
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生成新的【qsys】文件
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查看新的【hps】接口
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如示，【Ctrl+C】复制外设端口
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点击【Finish】，在工程顶层例化外设LED端口【信号名同上用大写，方便引脚约束】
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端口例化
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点击全编译
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引脚约束
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可以看到引脚约束成功。至此，外设添加环节就完成了。

2、设备树和镜像烧录

设备树
打开shell，进入黄金工程所在目录，使用指令生成设备树
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编译完成；生成设备树文件
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进入同级目录的【output_files】，运行脚本生成【.rbf】文件
在这里插入图片描述

只需将生成的文件和镜像文件替换即可。

将生成的【.dtb】和【.rbf】文件拷到SD卡
在这里插入图片描述
将SD卡拔出，插入到开发板卡槽。
至此，硬件设计部分完成。

二、点灯C程序

1、生成新的hps头文件

shell运行指令【可使用TAB键补全】

 ./generate_hps_qsys_header.sh

在这里插入图片描述
生成文件
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2、环境设置

使用指令进入eclipse，创建工程

详细步骤参考：SOC学习篇—实现hello FPGA打印

在这里插入图片描述
将生成的hps头文件复制到工程目录下
在这里插入图片描述
添加cv头文件
选中工程鼠标右键，选择属性
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按提示选择
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添加文件；选择【Add】—>【File System…】
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找到安装路径的此两个文件
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添加完成后如示
在这里插入图片描述

3、程序设计

导入相关库文件

//GCC标准头文件
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<fcntl.h>
#include<sys/mman.h>
//HPS厂家提供的底层定义头文件
#define soc_cv_av
#include "hwlib.h"
#include "socal/socal.h"
#include "socal/hps.h"
//同用户具体的HPS应用系统相关硬件描述头文件
#include"hps_0.h"
#define HW_REGS_BASE (ALT_STM_OFST)  //HPS外设地址段基地址
#define HW_REGS_SPAN (0x04000000)  //HPS外设地址段地址空间 64MB
#define HW_REGS_MASK (HW_REGS_SPAN - 1)  //HPS外设地址段地址掩码

完整程序

//GCC标准头文件
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<fcntl.h>
#include<sys/mman.h>
//HPS厂家提供的底层定义头文件
#define soc_cv_av
#include "hwlib.h"
#include "socal/socal.h"
#include "socal/hps.h"
//同用户具体的HPS应用系统相关硬件描述头文件
#include"hps_0.h"
#define HW_REGS_BASE (ALT_STM_OFST)  //HPS外设地址段基地址
#define HW_REGS_SPAN (0x04000000)  //HPS外设地址段地址空间 64MB
#define HW_REGS_MASK (HW_REGS_SPAN - 1)  //HPS外设地址段地址掩码
//led接口定义
typedef struct{
	unsigned int data;
	unsigned int dir;
}led_def;
led_def *my_led;
int led_init(void *virtual_base)
{
	void *led_addr;
	//计算led地址=虚拟地址+led偏移地址
	led_addr = virtual_base + ((unsigned long)(ALT_LWFPGASLVS_OFST + LED_PIO_BASE) & (unsigned long)(HW_REGS_MASK));
	//将地址映射到接口(结构体指针访问地址)
	my_led = (led_def*)led_addr;
	//初始化led
	my_led->data = 0x0;
	my_led->dir  = 0x0000000f;
	return 0;
}
int main()
{
	int fd;
	void *virtual_base;
	//打开MMU
	fd = open("/dev/mem",( O_RDWR | O_SYNC ));
	//获取虚拟地址（将外设地址映射到用户空间）
	virtual_base = mmap(NULL,HW_REGS_SPAN,( PROT_READ | PROT_WRITE),MAP_SHARED,fd,HW_REGS_BASE);
	//操作外设
	led_init(virtual_base);
	while(1)
	{
		//闪烁灯
		my_led->data = 0x0000000f;//0000 1111
		sleep(1);
		my_led->data = 0x00000000;//0000 0000
		sleep(1);
	}
	//取消地址映射
	if(munmap(virtual_base,HW_REGS_SPAN) != 0)
	{
		printf("ERROR:munmap()failed...\n");
		close(fd);
		return 1;
	}
	led_init(virtual_base);
	//关闭MMU
	close(fd);
	return 0;
}

4、编译调试

编译程序，生成二进制文件
在这里插入图片描述
将此文件复制到根目录的【opt】目录下
在这里插入图片描述
开始调试
在这里插入图片描述
结果展示
在这里插入图片描述

三、按键点灯

添加按键，具体操作流程同上。
c程序实现代码

//GCC标准头文件
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<fcntl.h>
#include<sys/mman.h>
//HPS厂家提供的底层定义头文件
#define soc_cv_av
#include "hwlib.h"
#include "socal/socal.h"
#include "socal/hps.h"
//同用户具体的HPS应用系统相关硬件描述头文件
#include"hps_0.h"
#define HW_REGS_BASE (ALT_STM_OFST)  //HPS外设地址段基地址
#define HW_REGS_SPAN (0x04000000)  //HPS外设地址段地址空间 64MB
#define HW_REGS_MASK (HW_REGS_SPAN - 1)  //HPS外设地址段地址掩码
//led接口定义
typedef struct{
	unsigned int data;
	unsigned int dir;
}led_def;
typedef struct{
	unsigned int data1;//按键数量
	unsigned int dir1;//按键输入
}key_def;
led_def *my_led;
key_def *my_key;
int led_init(void *virtual_base)
{
	void *led_addr;
	void *key_addr;
	//计算led地址=虚拟地址+led偏移地址
	led_addr = virtual_base + ((unsigned long)(ALT_LWFPGASLVS_OFST + LED_PIO_BASE) & (unsigned long)(HW_REGS_MASK));
	//计算key地址
	key_addr = virtual_base + ((unsigned long)(ALT_LWFPGASLVS_OFST + KEY_PIO_BASE) & (unsigned long)(HW_REGS_MASK));
	//将地址映射到接口(结构体指针访问地址)
	my_led = (led_def*)led_addr;
	my_key = (key_def*)key_addr;
	//初始化led
	my_led->data = 0x0;
	my_led->dir  = 0x0000000f;
	//初始化key
	//my_key->data1 = 0x0;//按键不赋值
	my_key->dir1  = 0x000;//input
	return 0;
}
int main()
{
	int fd;
	int a[8] = {1,2,4,8,16,32,64,128};
	int b[4] = {2,10,42,170};
	void *virtual_base;
	int i;
	//打开MMU
	fd = open("/dev/mem",( O_RDWR | O_SYNC ));
	//获取虚拟地址（将外设地址映射到用户空间）
	virtual_base = mmap(NULL,HW_REGS_SPAN,( PROT_READ | PROT_WRITE),MAP_SHARED,fd,HW_REGS_BASE);
	//操作外设
	led_init(virtual_base);
	while(1)
	{
		if((my_key->data1 & 1)==0)
		{
			//按键1控制  流水灯
			for(i=0;i<8;i++)
			{
				my_led->data = a[i];
				sleep(1);
			}
		}
		else if(((my_key->data1>>1) & 1) == 0)
		{
			//按键2控制 呼吸灯
			for(i=0;i<500;i++)
			{
				my_led->data = 0xff;
				usleep(10*i);
				my_led->data = 0x00000000;
				usleep(5000-10*i);
			}
		}
		else if(((my_key->data1>>2) & 1) == 0)
		{
			//按键3控制 错位灯
			for(i=0;i<4;i++)
			{
				my_led->data = b[i];
				sleep(1);
			}
		}
		else
		{
			//没有按键 交错闪烁
			my_led->data = 0x0000000f;//0000 1111
			sleep(1);
			my_led->data = 0x000000f0;//1111 0000
			sleep(2);
			my_led->data = 0x00000000;//0000 0000
			sleep(1);
		}
	}
	//取消地址映射
	if(munmap(virtual_base,HW_REGS_SPAN) != 0)
	{
		printf("ERROR:munmap()failed...\n");
		close(fd);
		return 1;
	}
	led_init(virtual_base);
	//关闭MMU
	close(fd);
	return 0;
}

流水灯展示
在这里插入图片描述

版权声明：本文为CSDN博主「小小怪༻」的原创文章，遵循CC 4.0 BY-SA版权协议，转载请附上原文出处链接及本声明。
原文链接：https://blog.csdn.net/QWERTYzxw/article/details/121789244

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小小怪༻

我还没有学会写个人说明！

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