Xilinx MicroBlaze软核的使用-Uartlite

Xilinx_MicroBlaze的使用-Uartlite

说明：通过Vivado生成MicroBlaze工程导入SDK实现LED的控制、串口与PC的通信。
环境：Vivado2018.3。
IP核：MicroBlaze。
参考手册：
pg142： AXI UART Lite v2.0

文章目录

1. MicroBlaze简介

MicroBlaze嵌入式软核是一个被Xilinx公司优化过的可以嵌入在FPGA中的RISC处理器软核，具有运行速度快、占用资源少、可配置强等优点，和其他外设IP核一起，可以完成可编程系统芯片(SOPC)的设计。
FPGA是可编程的硬件逻辑电路，MicroBlaze是一种处理器电路，使用MicroBlaze就相当于在FPGA内部做了一个CPU在里面，可以用C语言编写程序，在这个CPU上跑C语言的软件程序，FPGA偏向逻辑，做控制比较麻烦，CPU做控制比较方便。

2.MicroBlaze设计流程

2.1 .新建工程：

路径、工程名：
在这里插入图片描述

芯片选型，针对自己手中的芯片：

2.2 创建Block Design

新建一个Block Design，并重命名：
在这里插入图片描述
添加MicroBlaze软核：

添加串口核-AXI Uartlite：(详细了解这个核可以转到Xilinx AXI Uartlite IP核的使用)

添加GPIO核用于控制两个LED：

点击Run Block Automation生成软核必要的一些IP:

点击Run Connection Automation实现自动连线：
在这里插入图片描述

全貌：

对以上生成的Block Design进行一下更改：
可以通过一下方式改端口名：

修改
1、时钟：根据自己手中板子输入正确的时钟(比如我用的板子为25MHz单端输入)

取消复位以及锁定信号：

通过以下方式将clk_in1端口引出：
在这里插入图片描述
2、复位：将ext_reset_in复位端口删除，引入常量IP核保持不复位

引入常量IP核

设置常量值：

连接复位端口：

3、led：根据自己板子上的LED特性设置IP端口数核输入输出模式(比如我使用的LED低电平亮、高电平灭，两个LED占用两个端口)
在这里插入图片描述

4、串口波特率：

最终全貌：

生成HDL顶层文件：

端口约束：

根据自己电路进行端口，并保存至.XDC文件：

在.XDC文件中加入以下语句(对bit文件进行压缩)

set_property BITSTREAM.GENERAL.COMPRESS TRUE [current_design]

在这里插入图片描述
生成bit流文件：
导出：

选择Include bitstream

Launch SDK：

SDK自动打开…

3. SDK中串口通信与LED实验

.hdf中显示模块IP的操作地址(很重要)
在这里插入图片描述
新建Project

编辑工程名：

类型选择C

生成模板：

调试：先进行调试设置
在这里插入图片描述

设置完成后点击：

出现以下画面：

在底部显示窗口打开串口终端，在设备管理器查看自己的串口号：

此处波特率要配置与创建IP Block Design里Uartlite中的波特率一样。

点击run

看到串口窗口打印出Hello Word，这就是FPGA通过串口向PC发送的数据。
在这里插入图片描述
更改主函数，增加LED的控制。

#include <stdio.h>
#include "platform.h"
#include "xil_printf.h"
#include "xparameters.h"
#include "xgpio.h"

int main()
{
    
    
    init_platform();
    XGpio led;
    XGpio_Initialize(&led,XPAR_GPIO_0_DEVICE_ID);
    XGpio_SetDataDirection(&led,1,0x00);
    //串口
    print("Hello World\n\r");
    //led
    XGpio_DiscreteClear(&led,1,0x03);//亮
    XGpio_DiscreteWrite(&led,1,0x03);//灭
    cleanup_platform();
    return 0;
}

编译(Ctrl+s就可以实现编译)→Debug→Run，分别打了三个断点(Debug状态下，点击函数左边缘处)，观察LED亮灭(串口窗口没显示出来实际是打印了Hello World)。
在这里插入图片描述
如果直接下载不进入调试：

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3. Block Design 在SDK中的灵活运用

在最开始生成SDK工程时显示的这个地址如何使用，在上面的LED实验和串口实验都是用Xil的库函数实现的，现在我们用下面的地址来实现LED实验和串口收发。~~~
在这里插入图片描述首先我们要知道：
访问地址=基地址+偏移地址
基地址：

偏移地址：

3.1 利用地址信息操作GPIO-LED的亮灭

更改主函数如下，利用地址直接控制LED：

#include <stdio.h>
#include "platform.h"
#include "xil_printf.h"
#include "xparameters.h"
#include "xgpio.h"

int main()
{
    
    
    init_platform();
    u32	*ADDR_LED;
    ADDR_LED = (u32*)0x40000000;

    *ADDR_LED = 0x02;//一灭一亮	0010
    *ADDR_LED = 0x01;//一亮一灭	0001
    *ADDR_LED = 0x00;//全亮		0000
    *ADDR_LED = 0x03;//全亮		0011
    
    cleanup_platform();
    return 0;
}

在这里插入图片描述

3.2 利用地址信息实现串口的收发

控制串口前我们先阅读手册 pg142-axi-uartlite，并阅读博客Xilinx AXI Uartlite IP核的使用
得到以下寄存器的偏移地址信息(我们目前先读取一下STAT_REG寄存器的初始数据，以及实现串口的数据的发送)
在这里插入图片描述

3.2.1 查看串口状态：

观察一下寄存器映射表，地址为08h的状态寄存器的初始值为32‘h0000_0004。
08h：STAT_REG
状态寄存器，包含接收核发送数据FIFO的状态。
在这里插入图片描述
更改主函数如下，查看状态寄存器中的值：

#include <stdio.h>
#include "platform.h"
#include "xil_printf.h"
#include "xparameters.h"
#include "xgpio.h"

int main()
{
    
    
    init_platform();
    u32 uart_state;

    u32	*ADDR_UART;
    ADDR_UART = (u32*)(0x40600000+0x08);
    uart_state = *ADDR_UART;

    cleanup_platform();
    return 0;
}

在这里插入图片描述

3.2.2 通过串口发送数据：

串口发送数据，是将数据给TX FIFO即可，即地址为04h的寄存器。
04h：TX FIFO
在这里插入图片描述

更改主函数如下，查看状态寄存器中的值：

#include <stdio.h>
#include "platform.h"
#include "xil_printf.h"
#include "xparameters.h"
#include "xgpio.h"

int main()
{
    
    
    init_platform();

    u32	*ADDR_UART;
    ADDR_UART = (u32*)(0x40600000+0x04);
    *ADDR_UART = 0x55;
    *ADDR_UART = 0xAA;
    *ADDR_UART = 0xA5;

    cleanup_platform();
    return 0;
}

在这里插入图片描述

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