Zynq FPGA 通用IO简介

最新推荐文章于 2024-08-01 23:00:16 发布
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文章标签： fpga开发 FPGA
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本文介绍了Zynq SoC中的通用IO，包括MIO和EMIO，它们是FPGA逻辑与ARM Cortex-A9处理器交互的关键。MIO作为内置GPIO，EMIO则可通过PL扩展。设置MIO和EMIO方向的代码示例展示了其灵活性，适用于多种应用场景。

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Zynq FPGA 通用IO简介

Zynq是一款Xilinx公司的SoC（System-on-a-Chip）器件，它将FPGA逻辑和ARM Cortex-A9处理器集成在同一芯片中。通用IO是Zynq芯片中非常重要的部分之一，可以灵活地配置和使用。

Zynq芯片中的通用IO包括MIO（Multiplexed I/O）和EMIO（Extended Multiplexed I/O）。MIO是Zynq芯片上的内置GPIO，每个MIO都可以用作输入或输出。EMIO是Zynq芯片上的可选GPIO，可以通过PL（可编程逻辑）进行配置，使用数量和功能可以根据应用程序的需要进行扩展。

MIO和EMIO的总数根据不同型号的Zynq芯片而有所不同。例如，在Zynq-7000系列中，共有54个MIO和64个EMIO可供选择。我们可以通过以下代码来设置MIO的方向：

#define MIO_LED_GPIO_DIRECTION_OFFSET 0x04

int mio_
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（15）Zynq FPGA 通用IO介绍
m0_46498597的博客
07-09 597
1.1 Zynq FPGA 通用IO介绍 1.1.1 本节目录 1）本节目录； 2）本节引言； 3）FPGA简介； 4）Zynq FPGA 通用IO介绍； 5）结束语。 1.1.2 本节引言 “不积跬步，无以至千里；不积小流，无以成江海。就是说：不积累一步半步的行程，就没有办法达到千里之远；不积累细小的流水，就没有办法汇成江河大海。 1.1.3 FPGA简介 FPGA（Field Programmable Gate Array）是在PAL、GAL等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是
ZYNQ FPGA GPIO简介
kouq123的博客
01-02 878
01 FPGA控制普通IO输出高低电平失败 1）遇到问题描述 FPGA控制两个普通IO管脚，一个输出为高，一个输出为低；结果这两个IO管脚输出与预期不符，一个拉不高，一个拉不低。 2）遇到问题解决 直接把这两个异常管脚输出全为高或者低，且连接到两个LED灯上，便于调试；如果灯可以控制，说明FPGA就可以正常控制IO输出；验证结果为IO可控，但是之前一直控制失败是因为控制IO输出模块的系统时钟无效，也就是说系统时钟一直为0，导致内部IO控制失败。 3）经验总结 1、合理的设计FPGA时钟。 2、
FPGA——IO操作
nmnmnmnmnnm的博客
08-02 2276
FPGA——IO操作IO作为输出——流水灯IO作为输入——按键控制led IO作为输出——流水灯 目标 ：1s时间间隔实现流水灯 需要的信号：时钟信号，复位信号 说明：要实现流水灯，我们需要计时器、移位寄存器。 首先根据外部50MHz晶振得出每一个振荡周期时间间隔为20ns，要实现1s计时我们需要一个可以计数到 1s/20ns=50,000,000 1s/20ns=50,000,000 1s/20ns=50,000,000 的计数器 换算得二进制10 1111 1010 1111 0000 1000 00
FPGA的基本架构、IO命名方式和作用
u011995183的博客
02-04 4313
今天想和大家一起聊聊FPGA的 IO。先说说我当年入门的经历吧。国内的大学有 FPGA 开发条件的实验室并不太多，当年大学的那帮同学有的做ARM，有的做linux，很少有人做 FPGA，当时学 FPGA 仅仅是由于非常渴望的好奇心。所以，在淘宝买了一块开发板，就开始了自己的 FPGA 之路。 大部分开发板的内容主要是教学员怎么样写Verilog代码，很少会对 FPGA 的芯片架构做详细的说明和解读，所以当年面试的时候就碰到了一个很尴尬的事情，面试官第一个问题问的就是：用的是哪颗 FPGA，内核...
zynq的IO控制
m0_70227811的博客
08-03 321
对于ZYNQ，，就是两大功能块，PS 部分和 PL部分， ARM的SOC部分，和FPGA部分。我们可以通过调用IP核，系统会使用AXI(Advanced eXtensible Interface) 接口将IP与处理器连接，也就是实现PL与PS互联。之所以叫PL，而不是叫FPGA,用英文简写可能便于理解区分，或者显得比较专业吧（/滑稽脸）PS: 处理系统 （Processing System) ：就是与FPGA无关的ARM的SOC的部分。...
ZYNQ裸板：IO篇
快跑Bug来啦！
02-08 2004
前言    ZYNQ PS 中包含一组丰富的外设，如常用的 UART 控制器、 I2C控制器，CAN 控制器以及 GPIO 等等。他们提供了各种工业标准的接口，用于和外部设备进行通信。 其中 GPIO 外设作为最基本的一种外设也是我从单片机过度来最熟悉的了，一般用于控制一些简单的外设，如LED 和蜂鸣器，此时 GPIO用作输出；也可以用于观测一些简单外设的状态，如按键，此时 GPIO用作输入。在实际的项目工程中，也常常需要软件复位操作，或者作为使能位，甚至还能作为中断用（想不到吧惊不惊喜。中断控制器16个中
《LabVIEW ZYNQ FPGA宝典》第5章-5.4：ZYNQ芯片内部的PS(ARM) Linux RT程序开发实战演示
qq_40694786的博客
07-26 1131
同时按下PS（ARM）端Linux RT VI程序前面板上的“Reg_Data_Write_Bool-1”和“Reg_Data_Write_Bool-2”两个按钮，此时，可以看到ZYNQ PL端FPGA VI前面板上的“PS_System_Reg_Data\lv_PS2PL_Reg_Bool_1”和“PS_System_Reg_Data\lv_PS2PL_Reg_Bool_2”灯都亮起了，如图5-177所示；同时ZYNQ底板上的PL端LED0和LED1也都点亮了，如图5-178所示，惊不惊喜意不意外。
《LabVIEW ZYNQ FPGA宝典》第6章＞＞实验3：LabVIEW开发ZYNQ PS（ARM）端MIO引脚（控制PS端LED灯点亮熄灭）
qq_40694786的博客
08-01 923
本节实验只需要用到正点原子领航者ZYNQ开发板，Xilinx JTAG下载器本节实验用不上，因为本节实验我们不需要对PL端FPGA进行编程，所以也不需要观察FPGA部分的状态变化，只需要借助网线部署下载Linux RT程序到PS端ARM里面运行即可。原子领航者ZYNQ底板上有2个挂在PS端的LED灯（标号分别是PS_LED0和PS_LED1），ZYNQ核心板上还有1个挂在PS端的LED灯（标号是LED2），如图3-1所示。这3个LED灯也是原子为了展示PS端ARM引脚可编程专门预留的。
听说Zynq-I/O详细信息
不只会拍照的程序猿
07-07 1373
概述ZYNQ 是由两个主要部分组成的：一个由双核 ARM Cortex-A9 为核心构成的处理系统（PS，Processing System），和一个等价于一片FPGA的可编程逻辑（PL...
ZYNQ7020在linux下双串口之EMIO实现UART0 - ZYNQ7021学习
逸璞丷昊
05-14 6216
基于黑金的多以太网进行的多串口实验，这里主要讲UART0的EMIO引脚实现，略过很多细节，具体相关的步骤请参考我的另一篇双串口博客https://blog.youkuaiyun.com/yishuicanhong/article/details/80213158。 配置ZYNQ核 首先我们先双击ZYNQ核，修改UART0的引脚。如图 添加约束文件 ...
FPGA的管脚类型分类和使用参考
07-30
这个文档是详细说明FPGA管脚io的分类和使用的参考资料，在电平兼容性方面值得参考，希望对大家有所帮助。
FPGA高速IO介绍
11-03
FPGA高速IO介绍
ZYNQ:GPIO、MIO、EMIO 简洁笔记（含实验程序）
千歌叹尽执夏的博客
12-03 2149
概述：最近开始学习ZYNQ的嵌入式部分，在这里对 GPIO,MIO,EMIO 做一个简单整理，并做一个通过使用 GPIO 外设通过 MIO 控制 PS 端的 LED的简单实验，后面会补上AXI部分笔记。本文章参考了Xilinx官方用户参考手册：UG585。 注：学习之前建议先看一下ZYNQ_7000架构图，这样做可以对各个知识点有一个全局的概念。 1、GPIO是一个外设，用来对器件的引脚作观测（input）以及控制(output)。 GPIO手册简介 2、MIO（Multiuse I/O），将来自PS外
基于ZYNQ（Miz702）的EMIO与MIO联合操作（寄存器版）
wugz89的博客
01-07 1107
在ZYNQ中，EMIO标号紧随MIO（0:53）之后，我定义了8个EMIO，采用标号54：61。在PS MIO Configuration中启用GPIO MIO 勾选EMIO　GPIO（Width）选项，并设置宽度为8，即设置EMIO输出到8个PL的GPIO。具体程序如下：penguin_sopc.h 该文件定义了关于GPIO控制器的部分寄存器的基地址 penguin_sopc.h * * ...
zynqIO中断梳理
u012923807的博客
07-08 429
1、map /** data ready interrupt*/ GPIOIntMapFunc(INT_BANK, (1 << INT_PIN), GPIO_INT_TRIG_TYPE_LOW_LEVEL, (GPIO_INT_FUNC_HANDLE_T)prvIntHandler, NULL); 2、enable /** enable IO the inte...
ZYNQ-7 PS的GPIO
emma_xm的博客
05-09 1488
我们把ZYNQ7芯片的PS部分单独看作一个芯片更好理解一些。那么PS“这个芯片”的GPIO如上图所示分为4个bank。 MIO bank0与bank1共54个IO，这个54个IO统称为MIO(Multiuse I/O)，译为多用途的IO。MIO直接引到了zynq芯片外部，直接与PCB板上的外设连接。 这54个IO都能当普通IO来控制，还可以选择使用为某种专用接口，灰色部分是有限制的，蓝色部分是用户可以任意选的。 MIO可以用作各种接口，非常方便。硬件、驱动程序都是现成的，只需在VIVADO中..
FPGA学习总结5：常见IO接口标准
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焊武大帝的专栏
01-28 2万+
1.FPGA 常见IO接口配置 Xilinx FPGA提供和支持高性能、可配置、多样化的接口标准。 I/O主要的可配置属性如下： 1.1I/O std： 电平标准 常见IO接口可分为单端IO接口和差分IO接口，详细的IO标准参见下图1，表1 图1：IO接口标准 1.2.output strength（输出驱动器的电流驱动能力） ......
xilinx 7系列FPGA之SelectIO 篇(1)_IO接口简介
一个早起的程序员
11-24 4800
从本篇开始的接下来共三篇，咱们聊一聊xilinx 7系列FPGA的SelectIO。所谓SelectIO，就是I/O接口以及I/O逻辑的总称。SelectIO 篇可以分成3部分：第1部分介绍I/O的电气特性，第2部分介绍I/O逻辑资源，第3部分介绍高级的I/O逻辑资源（serializer/deserializer）。本篇咱们来说说xilinx 7系列FPGA的I/O的电气特性。 说到I/O，咱们必须先提到FPGA的BANK。在7系列的FPGA中，BANK分为HR(High-range)BANK和HP(H
【正点原子FPGA连载】 第三十章 IO扩展模块实验-摘自【正点原子】领航者ZYNQ之FPGA开发指南_V2.0
weixin_55796564的博客
01-11 4133
1）实验平台：正点原子领航者ZYNQ开发板 2）平台购买地址：https://item.taobao.com/item.htm?&id=606160108761 3）全套实验源码+手册+视频下载地址：http://www.openedv.com/thread-301505-1-1.html 4）对正点原子FPGA感兴趣的同学可以加群讨论：994244016 5）关注正点原子公众号，获取最新资料更新 第三十章 IO扩展模块实验 随着时间的推进，正点原子的 FPGA 开发板款式越来越多，外设也越来越丰
FPGA io
最新发布
05-09
<think>好的，用户现在想了解FPGA的IO电平标准及其配置方法。首先，我需要回顾之前的对话历史，确保回答的一致性。用户之前询问过SPI和I²C的电平标准差异，现在转向FPGA的IO配置，可能是希望深入硬件设计的具体细节。 用户提供的引用内容涉及FPGA的电平标准，包括常见类型如TTL、CMOS、LVTTL、LVCMOS，以及HSTL、SSTL、RS232等。需要结合这些信息，但要注意用户的实际需求可能更偏向于配置方法而非单纯列举标准。 首先，应明确FPGA的IO电平标准是什么，为什么需要配置。电平标准决定了电压范围的高低电平阈值，确保信号正确识别。不同的外设可能使用不同的标准，例如I²C使用开漏，而SPI可能需要LVCMOS。 接下来，配置方法部分需要分步骤说明。用户可能使用Vivado或Quartus等工具，需要具体说明如何在工具中设置。例如，在Vivado中，通过约束文件或图形界面选择Bank电压和IO标准。还要注意Bank的划分，同一Bank的IO必须使用相同电压，这点很重要，避免用户配置错误。 另外，用户可能关心实际应用中的注意事项，比如电平兼容性、信号完整性和功耗。例如，当FPGA与5V设备通信时，需使用电平转换芯片，或者选择支持更高电压的标准。信号完整性方面，高速信号需考虑端接电阻，而低功耗设计可能需要选择低电压标准如LVCMOS。 需要检查是否遗漏了用户可能的问题，比如如何解决多电压外设的连接，或者如何处理Bank电压冲突。在回答中应涵盖这些点，可能的话给出示例配置步骤，如配置LVDS或I²C的具体设置。 最后，确保引用之前的参考资料，但根据用户当前问题调整重点。例如，引用[3]提到的HSTL和SSTL适用于特定存储器，可以建议在相关场景中使用。同时，用户提到的RS232虽然属于电平标准，但可能更适用于串口通信，需简要说明其配置方法。 总结回答结构：先概述电平标准，再分步骤讲解配置方法，接着注意事项，最后典型应用示例。确保语言清晰，步骤具体，帮助用户实际操作。同时，生成的相关问题需围绕配置方法、兼容性处理、工具使用等，帮助用户深入理解。</think>#### 一、FPGA IO电平标准核心概念 FPGA的IO电平标准定义了输入/输出引脚的电压范围、逻辑阈值和驱动方式，确保与外部设备正确通信。不同电平标准对应不同应用场景（如高速传输、低功耗、多设备兼容等），需根据外设特性选择。以下是常见标准分类及特性： | **电平标准** | **电压范围** | **典型应用** | **驱动方式** | **特点** | |--------------|------------------|----------------------------------|--------------------|-----------------------------------| | **LVCMOS** | 1.8V/2.5V/3.3V | 通用数字电路 | 推挽输出 | 低功耗、中等速度[^1] | | **LVTTL** | 3.3V | 传统TTL接口兼容 | 推挽输出 | 兼容性强，但功耗较高 | | **LVDS** | 差分±350mV | 高速串行传输（如DDR、摄像头） | 差分对 | 抗干扰强，速率可达Gbps级[^3] | | **HSTL** | 1.5V/1.8V | QDR存储器接口 | 参考电压比较 | 需精密参考电压（误差≤1%）[^3] | | **RS232** | ±3V~±15V | 串口通信 | 单端 | 长距离传输，负逻辑 | --- #### 二、FPGA IO电平配置方法 ##### 1. **硬件设计约束** - **Bank电压分配**：FPGA的IO Bank需统一供电电压，例如Xilinx 7系列FPGA的Bank电压范围为1.2V~3.3V。同一Bank内的所有IO引脚必须使用相同电压标准[^2]。 - **电平兼容性**：若外设电压与FPGA Bank电压不一致，需通过电平转换芯片（如TXB0108）或电阻分压电路适配。 ##### 2. **开发工具配置（以Vivado为例）** **步骤1：设置Bank电压** 在XDC约束文件中指定Bank电压： ```tcl set_property PACKAGE_PIN "引脚编号" [get_ports {信号名}] set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports {信号名}] # 选择3.3V LVCMOS标准 ``` **步骤2：配置驱动强度与摆率** 通过约束调节信号质量： ```tcl set_property DRIVE 12 [get_ports {信号名}] # 驱动电流12mA set_property SLEW FAST [get_ports {信号名}] # 快速摆率（减少边沿时间） ``` ##### 3. **特殊电平标准配置示例** - **LVDS配置**：需成对分配差分引脚，并启用内部终端电阻： ```tcl set_property DIFF_TERM TRUE [get_ports {差分信号名_P}] # 启用100Ω差分终端 ``` - **I²C开漏输出**：需外部上拉电阻（通常1kΩ~4.7kΩ）并选择Open Drain模式： ```tcl set_property IOSTANDARD LVCMOS18 [get_ports {sda}] set_property PULLTYPE PULLUP [get_ports {sda}] # 内部上拉（可选） ``` --- #### 三、关键注意事项 1. **Bank电压冲突**： 禁止在同一个Bank内混合使用不同电压标准的IO（如LVCMOS3.3与LVDS1.8），否则可能损坏FPGA[^2]。 2. **信号完整性优化**： - 高速信号（如LVDS）需控制走线阻抗（差分100Ω，单端50Ω） - 长距离传输时增加端接电阻（如源端串联33Ω电阻） 3. **功耗管理**： 低电压标准（如LVCMOS1.8）可降低动态功耗，但需权衡驱动能力。例如： $$ P_{dynamic} = C \times V^2 \times f $$ 其中$C$为负载电容，$V$为电压，$f$为切换频率。 --- #### 四、典型应用配置 | **场景** | **推荐电平标准** | **配置要点** | |--------------------|------------------|-------------------------------------------| | **DDR3内存接口** | SSTL15/HSTL | 匹配控制器阻抗（ODT），设置VREF电压[^3] | | **千兆以太网** | LVDS | 差分对长度匹配，启用内部终端 | | **传感器I²C通信** | LVCMOS1.8 | 外部上拉电阻，开漏模式配置 | | **RS232串口** | LVCMOS3.3 | 外接MAX3232电平转换芯片 | --- ### 相关问题 1. **如何解决FPGA Bank电压与外部设备不匹配的问题？** 2. **LVDS信号是否需要外部端接电阻？** 3. **HSTL电平标准的参考电压如何精确配置？** 4. **FPGA内部上拉电阻与外部上拉电阻如何选择？** [^1]: FPGA通用IO通常支持LVCMOS/LVTTL，需匹配外设电压 [^2]: Xilinx ZYNQ系列PL端Bank电压需在1.2V~3.3V范围内配置 [^3]: HSTL/SSTL电平需外部提供高精度参考电压（如1.5V±1%）
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