Xilinx ZYNQ 7000+Vivado2015.2系列（四）之GPIO的三种方式：MIO、EMIO、AXI_GPIO

前言：

ZYNQ 7000有三种GPIO：MIO，EMIO，AXI_GPIO

MIO是固定管脚的，属于PS，使用时不消耗PL资源；EMIO通过PL扩展，使用时需要分配管脚，使用时消耗PL管脚资源；AXI_GPIO是封装好的IP核，PS通过M_AXI_GPIO接口控制PL部分实现IO，使用时消耗管脚资源和逻辑资源。

使用的板子是zc702。

1.MIO方式

Zynq7000 系列芯片有 54 个 MIO(multiuse I/O)， 它们分配在 GPIO 的 Bank0 和Bank1 隶属于 PS 部分， 这些 IO 与 PS 直接相连。 不需要添加引脚约束， MIO 信号对 PL部分是透明的， 不可见。 所以对 MIO 的操作可以看作是纯 PS 的操作。

新建Vivado工程，添加ZYNQ CPU核，双击，配置好时钟和内存类型，确认勾选MIO：

如系列（三）文章所述，生成bit stream，然后Launch SDK。

在SDK中新建工程，源文件如下：

#include "xgpiops.h"



#include "sleep.h"



int main()



{




static XGpioPs psGpioInstancePtr;



XGpioPs_Config* GpioConfigPtr;




int iPinNumber= 8; //DS12连接的是MIO8




u32 uPinDirection = 0x1; //1表示输出， 0表示输入





int xStatus;



//--MIO的初始化



GpioConfigPtr = XGpioPs_LookupConfig(XPAR_PS7_GPIO_0_DEVICE_ID);




if(GpioConfigPtr == NULL)




return XST_FAILURE;



xStatus = XGpioPs_CfgInitialize(&psGpioInstancePtr,GpioConfigPtr,



GpioConfigPtr->BaseAddr);




if(XST_SUCCESS != xStatus)



print(" PS GPIO INIT FAILED \n\r");



//--MIO的输入输出操作



XGpioPs_SetDirectionPin(&psGpioInstancePtr, iPinNumber,uPinDirection);//配置MIO输出方向




XGpioPs_SetOutputEnablePin(&psGpioInstancePtr, iPinNumber,1);//配置MIO的第8位输出





while(1)



{



XGpioPs_WritePin(&psGpioInstancePtr, iPinNumber, 1);//点亮MIO的第8位输出1




usleep(500000); //延时




XGpioPs_WritePin(&psGpioInstancePtr, iPinNumber, 0);//熄灭MIO的第8位输出0




usleep(500000); //延时




}



/****************************************************************



while(1)



{



XGpioPs_WriteReg(0xE000A000,0x00000000, 0xFF7FFFFF&0xFFFF0080);



usleep(500000); //延时



XGpioPs_WriteReg(0xE000A000,0x00000000, 0xFF7FFFFF&0xFFFF0000);



usleep(500000); //延时



} *



*****************************************************************/




return 0;



}

下载到板子上，DS12就开始闪烁了。

2.EMIO方式

EMIO 分配在 bank2 和 bank3 和 PL部分相连。EMIO 有 64 个引脚可供我们使用 。当 MIO 不够用时， PS 可以通过驱动 EMIO 控制 PL 部分的引脚 。

Vivado工程里ZYNQ CPU核配置，确保EMIO勾选，这里我设置了位宽为4，后面为其分配了四个管脚：

在Diagram里面将GPIO_0的引脚引出来，生成顶层文件后查看这个引脚的名字，因为我修改了名字，这里叫emio_0_tri_io

管脚约束文件：

#GPIO PMOD1
set_property PACKAGE_PIN E15 [get_ports {emio_0_tri_io[0]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS25 [get_ports {emio_0_tri_io[0]}]
set_property PACKAGE_PIN D15 [get_ports {emio_0_tri_io[1]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS25 [get_ports {emio_0_tri_io[1]}]
set_property PACKAGE_PIN W17 [get_ports {emio_0_tri_io[2]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS25 [get_ports {emio_0_tri_io[2]}]
set_property PACKAGE_PIN W5 [get_ports {emio_0_tri_io[3]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS25 [get_ports {emio_0_tri_io[3]}]

SDK部分：MIO号是0～53，EMIO从54开始

#include "xgpiops.h"



#include "sleep.h"



int main()



{




static XGpioPs psGpioInstancePtr;



XGpioPs_Config* GpioConfigPtr;




int xStatus;



//-- EMIO的初始化



GpioConfigPtr = XGpioPs_LookupConfig(XPAR_PS7_GPIO_0_DEVICE_ID);




if(GpioConfigPtr == NULL)




return XST_FAILURE;



xStatus = XGpioPs_CfgInitialize(&psGpioInstancePtr,GpioConfigPtr,



GpioConfigPtr->BaseAddr);




if(XST_SUCCESS != xStatus)



print(" PS GPIO INIT FAILED \n\r");



//--EMIO的输入输出操作



XGpioPs_SetDirectionPin(&psGpioInstancePtr, 54,1);



XGpioPs_SetDirectionPin(&psGpioInstancePtr, 55,1);



XGpioPs_SetDirectionPin(&psGpioInstancePtr, 56,1);



XGpioPs_SetDirectionPin(&psGpioInstancePtr, 57,1);



//使能EMIO输出



XGpioPs_SetOutputEnablePin(&psGpioInstancePtr, 54,1);



XGpioPs_SetOutputEnablePin(&psGpioInstancePtr, 55,1);



XGpioPs_SetOutputEnablePin(&psGpioInstancePtr, 56,1);



XGpioPs_SetOutputEnablePin(&psGpioInstancePtr, 57,1);




while(1)



{



XGpioPs_WritePin(&psGpioInstancePtr, 54, 1);//EMIO的第0位输出1




usleep(200000); //延时




XGpioPs_WritePin(&psGpioInstancePtr, 54, 0);//EMIO的第0位输出0




usleep(200000); //延时




XGpioPs_WritePin(&psGpioInstancePtr, 55, 1);//EMIO的第1位输出1




usleep(200000); //延时




XGpioPs_WritePin(&psGpioInstancePtr, 55, 0);//EMIO的第1位输出0




usleep(200000); //延时




XGpioPs_WritePin(&psGpioInstancePtr, 56, 1);//EMIO的第2位输出1




usleep(200000); //延时




XGpioPs_WritePin(&psGpioInstancePtr, 56, 0);//EMIO的第2位输出0




usleep(200000); //延时




XGpioPs_WritePin(&psGpioInstancePtr, 57, 1);//EMIO的第3位输出1




usleep(200000); //延时




XGpioPs_WritePin(&psGpioInstancePtr, 57, 0);//EMIO的第3位输出0




usleep(200000); //延时




}




return 0;



}

下载到板子里，PMOD1的4个led灯交替闪烁。

3.AXI_GPIO方式

VIvado工程里，ZYNQ CPU核配置：
勾选M_AXI_GPIO 接口：

勾选复位信号：

给PL的时钟信号：

加入AXI_GPIO IP，这里设置位宽为4，后面将控制4个led灯:

自动连接后如下图：

管脚约束如下：

#GPIO PMOD1
set_property PACKAGE_PIN E15 [get_ports {gpio_sw_tri_o[0]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS25 [get_ports {gpio_sw_tri_o[0]}]
set_property PACKAGE_PIN D15 [get_ports {gpio_sw_tri_o[1]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS25 [get_ports {gpio_sw_tri_o[1]}]
set_property PACKAGE_PIN W17 [get_ports {gpio_sw_tri_o[2]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS25 [get_ports {gpio_sw_tri_o[2]}]
set_property PACKAGE_PIN W5 [get_ports {gpio_sw_tri_o[3]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS25 [get_ports {gpio_sw_tri_o[3]}]

SDk部分如下：

#include <stdio.h>



#include "platform.h"



#include "xparameters.h"



#include "xgpio.h"




int main() {



	XGpio gpio_led;



	int status;



	int i,x,y;



 



	init_platform();



	status = XGpio_Initialize(&gpio_led, 0);



	if(status == 0){



		printf("success \r\n");



	}



 



	XGpio_SetDataDirection(&gpio_led,1,0);//设置通道1为输出




	while (1){



		for (i = 0; i<=3; i++){



		XGpio_DiscreteWrite(&gpio_led, 1, 0x01<<i);



		for(x =1000; x > 0; x-- ){



				for (y = 100000; y > 0; y--);



			}



		}



	}



	cleanup_platform();



	return 0;



}

可以看到，与EMIO一样需要分配管脚，但是AXI_GPIO使用的头文件是#include "xgpio.h"，而EMIO是#include "xgpiops.h"。

下载完成后，PMOD1 的四个LED灯依次闪烁。

总结：

MIO和EMIO使用PS的GPIO，，MIO固定管脚，EMIO手动分配管脚；IP方式手动分配管脚，综合后需要消耗PL的逻辑资源。