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本文档详细描述了基于Xilinx Zynq 7020 SOC的自定义IP的实现,并带领大家一步步完成自定义用户逻辑IP与Zynq ARM通过AXI-Lite通讯的实验。教程非常详细包括FPGA部分和SDK软件部分的开发,以及自定义驱动文件的创建和使用等。 ZYNQ芯片的PL部分也就是FPGA部分,定义了一个用户逻辑的IP,实现将两个输入的32bit的数据相加。自定义的用户逻辑IP中设计了4个寄存器,其中3个配置寄存器(可读、可写)和一个状态寄存器(只读)。 ARM处理器通过写配置寄存器slv_reg0和slv_reg1分别写入两个输入数据,用户逻辑做加法运算,计算相加的结果放入slv_reg3寄存器中。slv_reg3寄存器作为自定义IP的状态寄存器使用,不能写,只能读。ARM处理器读取slv_reg3寄存器中的数据,并将结果显示在串口调试工具窗口中。
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XILINX_ZYNQ7020_自
定义 IP 开发文档
Xilinx ZYNQ 嵌入式 Linux 开发系列
2020-2-26
IHEP
longw@ihep.ac.cn
目录
1 系统设计...............................................................................................................................2
2 使用自定义 IP........................................................................................................................2
3 Vivado 工程建立....................................................................................................................3
3.1 处理器 IP 的配置........................................................................................................3
3.2 创建自定 IP.................................................................................................................4
4 SDK 软件工程开发..............................................................................................................13
1 系统设计
本文档中的示例实验的系统设计框图如下图所示。
ZYNQ 芯片的 PL 部分也就是 FPGA 部分,定义了一个用户逻辑的 IP,实现将两个输入的
32bit 的数据相加。自定义的用户逻辑 IP 中设计了 4 个寄存器,其中 3 个配置寄存器
(可读、可写)和一个状态寄存器(只读)。
ARM 处理器通过写配置寄存器 slv_reg0 和 slv_reg1 分别写入两个输入数据,用户逻辑
做加法运算,计算相加的结果放入 slv_reg3 寄存器中。slv_reg3 寄存器作为自定义 IP 的
状态寄存器使用,不能写,只能读。ARM 处理器读取 slv_reg3 寄存器中的数据,并将
结果显示在串口调试工具窗口中。
2 使用自定义 IP
Xilinx 官方提供了许多的 IP 核,在 Vivado 中我们通过 IP Catalog 可以管理、添加和查看
这些 IP 核。然后用户在构建自己的系统时,有时候需要使用自己的用户 IP 核。创建自
定义 IP 核将使系统设计层次结构和模块化结构更加的清晰;增加功能模块的设计复用
性,简化系统设计和缩短设计时间;可以在 IP 核中加入 license 有偿提供给别人使用。
在 ZYNQ 嵌入式开发中最常用的就是使用 AXI 总线将 PS 同 PL Fabric 的 IP 核连接起来。
本实验将为大家介绍如何在 Vivado 中创建一个 AXI 总线的自定义 IP,并且创建该 IP 的
驱动函数库,并在 SDK 应用程序中读写该自定义 IP 中的寄存器。
3 VIVADO 工程建立
3.1 处理器 IP 的配置
ALINX AX7020 的使用的是 Xilinx 公司的 Zynq7000 系列的 SOC 芯片。
SOC 芯片的型号为 XC7Z020-2CLG400I。
芯片上的 PS 系统集成了两个 ARM Cortex-A9 处理器。
FPGA 硬件工程师需要在工程中添加和配置好 PS 端 ARM 内核,以及 PS 端的外设。
步骤如下:
1. 新建一个 Vivado 工程,工程名“custom_ip”。
2. 创建一个 Block 设计,添加一个 ZYNQ7 Processing System 的 IP 核。根据开发板原理
图和用户手册配置参数。
3. 通过阅读原理图可以得知外设 IO 的 MIO 的 BANK0 的电平为 3.3V,BANK1 的电平为
1.8V,因此将 BANK0 配置为 LVCOMS3.3V,BANK1 配置为 LVCOMS1.8V。
4. 串口的 TX 和 RX 分别连接到 MIO48-MIO49,因此配置为 UART1(MIO48-MIO49)。
5. QSPI FLASH 的芯片型号为 W25Q256,配置 QSPI FLASH,选择 Single SS 4bit IO。
6. 开发板上有两个 4Gbis 的 DDR3 SDRAM,配置为兼容“MT41J128M16 RE-125”,总线
位宽为“32bit”。
7. 千兆以太网的引脚接口如下:
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