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

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

2017年09月30日 12:16:44

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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：

1. #include "xgpiops.h"

2. #include "sleep.h"

3. int main()

4. {

5. static XGpioPs psGpioInstancePtr;

6. XGpioPs_Config* GpioConfigPtr;

7. int iPinNumber= 8; //DS12连接的是MIO8

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

9. int xStatus;

10. //--MIO的初始化

11. GpioConfigPtr = XGpioPs_LookupConfig(XPAR_PS7_GPIO_0_DEVICE_ID);

12. if(GpioConfigPtr == NULL)

13. return XST_FAILURE;

14. xStatus = XGpioPs_CfgInitialize(&psGpioInstancePtr,GpioConfigPtr,

15. GpioConfigPtr->BaseAddr);

16. if(XST_SUCCESS != xStatus)

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

18. //--MIO的输入输出操作

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

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

21. while(1)

22. {

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

24. usleep(500000); //延时

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

26. usleep(500000); //延时

27. }

28. /****************************************************************

29. while(1)

30. {

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

32. usleep(500000); //延时

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

34. usleep(500000); //延时

35. } *

36. *****************************************************************/

37. return 0;

38. }

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：

1. #GPIO PMOD1

2. set_property PACKAGE_PIN E15 [get_ports {emio_0_tri_io[0]}]

3. set_property IOSTANDARD LVCMOS25 [get_ports {emio_0_tri_io[0]}]

4. set_property PACKAGE_PIN D15 [get_ports {emio_0_tri_io[1]}]

5. set_property IOSTANDARD LVCMOS25 [get_ports {emio_0_tri_io[1]}]

6. set_property PACKAGE_PIN W17 [get_ports {emio_0_tri_io[2]}]

7. set_property IOSTANDARD LVCMOS25 [get_ports {emio_0_tri_io[2]}]

8. set_property PACKAGE_PIN W5 [get_ports {emio_0_tri_io[3]}]

9. set_property IOSTANDARD LVCMOS25 [get_ports {emio_0_tri_io[3]}]

SDK部分：MIO号是0～53，EMIO从54开始

1. #include "xgpiops.h"

2. #include "sleep.h"

3. int main()

4. {

5. static XGpioPs psGpioInstancePtr;

6. XGpioPs_Config* GpioConfigPtr;

7. int xStatus;

8. //-- EMIO的初始化

9. GpioConfigPtr = XGpioPs_LookupConfig(XPAR_PS7_GPIO_0_DEVICE_ID);

10. if(GpioConfigPtr == NULL)

11. return XST_FAILURE;

12. xStatus = XGpioPs_CfgInitialize(&psGpioInstancePtr,GpioConfigPtr,

13. GpioConfigPtr->BaseAddr);

14. if(XST_SUCCESS != xStatus)

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

16. //--EMIO的输入输出操作

17. XGpioPs_SetDirectionPin(&psGpioInstancePtr, 54,1);

18. XGpioPs_SetDirectionPin(&psGpioInstancePtr, 55,1);

19. XGpioPs_SetDirectionPin(&psGpioInstancePtr, 56,1);

20. XGpioPs_SetDirectionPin(&psGpioInstancePtr, 57,1);

21. //使能EMIO输出

22. XGpioPs_SetOutputEnablePin(&psGpioInstancePtr, 54,1);

23. XGpioPs_SetOutputEnablePin(&psGpioInstancePtr, 55,1);

24. XGpioPs_SetOutputEnablePin(&psGpioInstancePtr, 56,1);

25. XGpioPs_SetOutputEnablePin(&psGpioInstancePtr, 57,1);

26. while(1)

27. {

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

29. usleep(200000); //延时

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

31. usleep(200000); //延时

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

33. usleep(200000); //延时

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

35. usleep(200000); //延时

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

37. usleep(200000); //延时

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

39. usleep(200000); //延时

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

41. usleep(200000); //延时

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

43. usleep(200000); //延时

44. }

45. return 0;

46. }

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：

1. #GPIO PMOD1

2. set_property PACKAGE_PIN E15 [get_ports {gpio_sw_tri_o[0]}]

3. set_property IOSTANDARD LVCMOS25 [get_ports {gpio_sw_tri_o[0]}]

4. set_property PACKAGE_PIN D15 [get_ports {gpio_sw_tri_o[1]}]

5. set_property IOSTANDARD LVCMOS25 [get_ports {gpio_sw_tri_o[1]}]

6. set_property PACKAGE_PIN W17 [get_ports {gpio_sw_tri_o[2]}]

7. set_property IOSTANDARD LVCMOS25 [get_ports {gpio_sw_tri_o[2]}]

8. set_property PACKAGE_PIN W5 [get_ports {gpio_sw_tri_o[3]}]

9. set_property IOSTANDARD LVCMOS25 [get_ports {gpio_sw_tri_o[3]}]

SDk部分如下：

1. #include <stdio.h>

2. #include "platform.h"

3. #include "xparameters.h"

4. #include "xgpio.h"

5. int main() {

6. XGpio gpio_led;

7. int status;

8. int i,x,y;

9.  

10. init_platform();

11. status = XGpio_Initialize(&gpio_led, 0);

12. if(status == 0){

13. printf("success \r\n");

14. }

15.  

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

17. while (1){

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

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

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

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

22. }

23. }

24. }

25. cleanup_platform();

26. return 0;

27. }

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。