ZYNQ——GPIO之EMIO

开发环境        vivado 19.2     vitis

开发板            zynq7010

内容               按键控制led

用两个PS端的按键和一个PL端的按键，分别控制3个led，按下按键led亮。同时我们把串口的内容也加到这部分。

同上讲，先给出如下的结构图，除 Bank1 之外的 Bank 都具有 32bit，Bank1 只具有 22bit 是因为总共只有 54 个 MIO，其中 32bit 的 Bank0 控制了 MIO[0~31]，剩下的 MIO[31~53]就由 22bit 的 Bank1 控制。Bank2 和 Bank3 用于控制扩展的 MIO 即 EMIO，也就是说总共可以有 32+32=64 个 EMIO。本次我们只需要用BANK2的EMIO0即可，那么它的编号就是54。

        由于上讲我们已经对vivado和vitis工程的建立作了详细介绍，因此这里我们就对关键部分作解释即可。 因为我们是通过EMIO来控制PL端的引脚，那么首先需要在ZYNQ的配置界面选中EMIO，我们只需要用到一个EMIO，所以位宽选1就可以，同时还要选中uart，如图：

如上图所示，点击左侧的 MIO Configuration 页面，在右侧展开 I/O Peripherals > UART0 ，可以看到更具 体的引脚配置信息。其中 MIO14 作为 RX 引脚、 MIO15 作为 TX 引脚。

完成配置后，点击右下角的“ OK ”按钮。然后在 Diagram 窗口中可以看到 ZYNQ7 Processing System 多了一个 GPIO_0 端口，如下图所示：

将光标移动到上图中箭头所指示的位置，会发现光标变成了铅笔的样式。点击选中该端口，然后点击鼠标右键，在弹出的列表中选择“Make External” ，如下图所示：

可以看到 ZYNQ7 Processing System 引出了一个名为 GPIO_0_0 的接口，如下图所示：

接下来的步骤和之前一样，在这里就不再赘述了。这里再强调一点，就是因为我们是通过EMIO来控制PL端的引脚，那必须把XDC文件加上，并且生成比特流。在Export Hardware的时候，也必须选中包含比特流，如图：

之后就是打开vitis，新建工程，然后编程，同样这里给出对应的源程序，并作相应的解释：

#include "stdio.h"
///
#include "platform.h"
#include "xil_printf.h"
///
#include "xparameters.h"
#include "xgpiops.h"

#define GPIOPS_ID XPAR_XGPIOPS_0_DEVICE_ID //PS端 GPIO器件 ID

#define MIO_LED0 7 //PS_LED0 连接到 MIO7
#define MIO_LED1 8 //PS_LED1 连接到 MIO8
#define MIO_LED2 0 //PS_LED2 连接到 MIO0

 #define MIO_KEY0 12 //PS_KEY0 连接到 MIO12
 #define MIO_KEY1 11 //PS_KEY1 连接到 MIO11

 #define EMIO_KEY 54 //PL_KEY0 连接到EMIO0

 int main()
 {
init_platform();
print("Hello World\n\r");
cleanup_platform();

 XGpioPs gpiops_inst; //PS端 GPIO 驱动实例
 XGpioPs_Config *gpiops_cfg_ptr; //PS端 GPIO 配置信息

//根据器件ID查找配置信息
 gpiops_cfg_ptr = XGpioPs_LookupConfig(GPIOPS_ID);
 //初始化器件驱动
 XGpioPs_CfgInitialize(&gpiops_inst, gpiops_cfg_ptr, gpiops_cfg_ptr->BaseAddr);

 //设置LED为输出
 XGpioPs_SetDirectionPin(&gpiops_inst, MIO_LED0, 1);
 XGpioPs_SetDirectionPin(&gpiops_inst, MIO_LED1, 1);
 XGpioPs_SetDirectionPin(&gpiops_inst, MIO_LED2, 1);
 //使能LED输出
 XGpioPs_SetOutputEnablePin(&gpiops_inst, MIO_LED0, 1);
 XGpioPs_SetOutputEnablePin(&gpiops_inst, MIO_LED1, 1);

XGpioPs_SetOutputEnablePin(&gpiops_inst, MIO_LED2, 1);

 //设置KEY为输入
 XGpioPs_SetDirectionPin(&gpiops_inst, MIO_KEY0, 0);
 XGpioPs_SetDirectionPin(&gpiops_inst, MIO_KEY1, 0);
 XGpioPs_SetDirectionPin(&gpiops_inst, EMIO_KEY, 0);

 //读取按键状态，用于控制LED亮灭
 while(1){
 XGpioPs_WritePin(&gpiops_inst, MIO_LED0,
 ~XGpioPs_ReadPin(&gpiops_inst, MIO_KEY0));

 XGpioPs_WritePin(&gpiops_inst, MIO_LED1,
 ~XGpioPs_ReadPin(&gpiops_inst, MIO_KEY1));

 XGpioPs_WritePin(&gpiops_inst, MIO_LED2,
 ~XGpioPs_ReadPin(&gpiops_inst, EMIO_KEY));
 }

 return 0;
 }

对于UART部分可以看到程序中主函数调用了 3 个函数，分别是 init_platform()、cleanup_platform()和 print()函数。我们 将鼠标停留在各个函数名上，Vitis 就会显示该函数的声明。如果想查看函数的定义，可以按住 Ctrl 键不放， 用鼠标点击相应的函数，就会跳转到其定义的地方。

可以看到 init_platform 函数的作用是使能 caches 和初始化 uart ； cleanup_platform 函数的作用是取消使 能 caches 。实际上这两个函数在该工程中并没有起到任何作用，因为这两个函数是针对于特定平台如 Microblaze 的，对于我们使用的 ZYNQ 平台而言是不起作用的，所以 main 函数中只需包含 print 语句就可以了，出于平台的通用性和可移植性，此处我们保留这两个函数。

在 Vitis 软件的下方，找到 Terminal 窗口。如果界面中没有找到该窗口，或者操作过程中把该窗口

给关闭了，则可以通过在菜单栏中选择 Window > Show View > Terminal，在 Show View 窗口中搜索添加 Terminal，如下图所示：

添加 Terminal 后如下图所示，点击箭头处的图标对串口进行设置：

 在弹出的窗口中，Choose terminal 一栏中，下拉选择 Serial Terminal 串口终端，如下图所示：

对于EMIO部分，可以看到，程序中PL的按键，用的是BANK2的EMIO0，在之前也提到了，因此标号是54，对于其他的，和之前mio控制led都比较类似。在这里我们也可以看到，对于输入来说，我们只需要配置方向寄存器即可，就是把它配置成输入还是输出；而对于输出引脚来说，我们还需要配置它的使能。