【ZYNQ】PS端 SPI 使用EMIO实现

本文详细讲述了如何在Zynq平台的PS端通过EMIO实现SPI接口,遇到的主要挑战是SS信号配置问题。作者分享了配置步骤、管脚分配要求及历史论坛讨论。最终解决方案是通过设置警告严重性来绕过配置错误并占用两个空闲管脚。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

本文主要探讨使用EMIO实现PS端的SPI接口,目前得出的结论是:可以实现,但需要占用两个芯片管脚用于输出片选信号。

首先在zynq的MIO Configuration配置中可以看到,如果SPI接口配置为MIO实现,则可以选择是否是多设备,但是如果配置为EMIO实现,则无法选择,SS[0],SS[1],SS[2]都强制勾选了。

其次,在进行管脚分配时,哪怕不使用片选信号,SPI_0_ 0_ss1_o和SPI_0_ 0_ss2_o必须分配管脚,否则Synthesis和Implement都可以通过,但生成比特流时,会出现如下的管脚未配置错误:

最后,这个问题在Xilinx论坛上有过讨论,但时隔7年依然没有解决:

https://support.xilinx.com/s/question/0D52E00006hpTirSAE/zynq-ps-spi-how-to-constrain-if-ss0ss1ss2-are-not-used?language=en_US

链接中提出了一个跳过这个错误的方法,但是我没有尝试,我最后选择了分配两个用不到的管脚: 

 If you want to bypass this error, you need to place the following constraints in your xdc file-

set_property SEVERITY {Warning} [get_drc_checks NSTD-1]

set_property SEVERITY {Warning} [get_drc_checks UCIO-1]

分配两个原理图上悬空的管脚AC24,AK23,此次生成bitstream成功:

### Zynq PS GPIO 模拟 SPI 通信 在某些情况下,当 Zynq 的硬件资源有限时,可以通过 PS 的 GPIO 来模拟 SPI 协议完成通信。这种方法虽然不如专用硬件模块高效,但在特定场景下仍然非常实用。 #### 实现方式概述 为了通过 Zynq PS 的 GPIO 模拟 SPI 通信,需要手动控制 MOSI(Master Out Slave In)、MISO(Master In Slave Out)和 SCLK(Serial Clock)。此外还需要管理 CS(Chip Select),用于选通目标设备。这种实现通常依赖于裸机程序或 Linux 用户空间操作 GPIO 接口来完成信号的发送与接收[^1]。 以下是具体实现方法: --- ### 示例代码:裸机环境下使用 GPIO 模拟 SPI 假设我们已经完成了 SDK 中的硬件设置,并导出了包含 GPIO 配置的相关文件到项目中。 ```c #include "xparameters.h" #include "xgpio.h" #define SPI_MOSI_PIN XPAR_GPIO_0_BASEADDR, 1 << 0 // 定义 MOSI 引脚 #define SPI_MISO_PIN XPAR_GPIO_0_BASEADDR, 1 << 1 // 定义 MISO 引脚 #define SPI_SCLK_PIN XPAR_GPIO_0_BASEADDR, 1 << 2 // 定义 SCLK 引脚 #define SPI_CS_PIN XPAR_GPIO_0_BASEADDR, 1 << 3 // 定义 CS 引脚 XGpio Gpio; void spi_init() { XGpio_Initialize(&Gpio, XPAR_AXI_GPIO_0_DEVICE_ID); XGpio_SetDataDirection(&Gpio, 1, ~SPI_MISO_PIN); // 设置方向 (输入/输出) } void spi_write(uint8_t data) { uint8_t mask; for(int i = 0; i < 8; ++i){ mask = 0x80 >> i; if(data & mask){ // 发送位数据 XGpio_DiscreteWrite(SPI_MOSI_PIN, 1); }else{ XGpio_DiscreteWrite(SPI_MOSI_PIN, 0); } XGpio_DiscreteWrite(SPI_SCLK_PIN, 1); // 上升沿触发 usleep(1); // 延迟确保稳定 XGpio_DiscreteWrite(SPI_SCLK_PIN, 0); // 下降沿恢复 } } uint8_t spi_read(){ uint8_t result = 0; for(int i=0;i<8;++i){ XGpio_DiscreteWrite(SPI_SCLK_PIN, 1); // 上升沿触发 usleep(1); // 延迟确保稳定 result |= ((XGpio_DiscreteRead(SPI_MISO_PIN)) ? 1 : 0) << (7-i); XGpio_DiscreteWrite(SPI_SCLK_PIN, 0); // 下降沿恢复 } return result; } ``` 上述代码展示了如何初始化 GPIO 并通过软件逻辑模拟 SPI 数据传输过程。`spi_write()` 函数负责向从设备发送字节级数据;而 `spi_read()` 则是从设备获取响应数据[^4]。 --- ### 示例代码:Linux 用户空间下的 GPIO 控制 如果运行的是嵌入式 Linux,则可以直接通过 `/sys/class/gpio` 文件系统访问 GPIO 资源并执行类似的 SPI 功能仿真。 创建一个简单的 C 应用来演示此功能: ```bash #!/bin/bash echo 10 > /sys/class/gpio/export # 导出 MOSI 引脚编号为 10 echo out > /sys/class/gpio/gpio10/direction # 设定为输出模式 echo 11 > /sys/class/gpio/export # 导出 MISO 引脚编号为 11 echo in > /sys/class/gpio/gpio11/direction # 设定为输入模式 echo 12 > /sys/class/gpio/export # 导出 SCLK 引脚编号为 12 echo out > /sys/class/gpio/gpio12/direction # 设定为输出模式 echo 13 > /sys/class/gpio/export # 导出 CS 引脚编号为 13 echo out > /sys/class/gpio/gpio13/direction # 设定为输出模式 ``` 随后编写实际的数据交换函数,在循环内调整各引脚状态即可完成一次完整的帧交互[^3]。 --- ### 注意事项 - **性能限制**:由于完全由 CPU 执行 I/O 操作,因此速度可能远低于硬件加速型解决方案。 - **同步机制**:需特别注意主从双方之间的时序匹配问题,避免因延时不足而导致误码现象发生。 - **多任务干扰**:实时操作系统环境中应优先考虑中断服务例程或其他低延迟调度策略减少外部因素影响正常工作周期[^2]。
评论 5
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值