嵌入式开发学习-11.18实验5 AXI GPIO 按键控制 LED 实验

本文介绍了AXI接口在现代FPGA和ASIC设计中的应用,特别是AXI4的特性,以及如何在ZYNQ平台上通过AXIGPIO实现PL和PS之间的通信,包括配置中断机制、GPIO接口和串口通信。实验目标是利用PL端按键控制PS端LED。

什么是AXI?

AXI(Advanced eXtensible Interface)是一种高性能、高带宽的片上总线接口协议,常见于现代的 FPGA、ASIC 设计中,被广泛应用于连接处理器、内存、外设以及其他硬件模块之间。AXI 接口提供了一种灵活、可扩展的通信方式,有助于提高系统性能和效率。

AXI 接口协议定义了一系列规范和标准,包括 AXI4、AXI4-Lite、AXI4-Stream 等,每种规范有不同的特性和用途。以下是 AXI4 接口的一些基本特性:

  1. 多通道:AXI 支持多个读写通道,可以同时进行读取和写入操作,提高了总线的吞吐量
  2. Out-of-order:允许乱序执行读写请求,提高系统的并行性能。
  3. Burst transfers:支持突发传输,可以一次性传输多个数据。
  4. 数据信号和控制信号分离:AXI 使用不同的通道传输数据和控制信息,增加了灵活性。
  5. 地址信息传输:明确的地址信号传输,指示了数据传输的目的地址。
  6. 流水线设计:允许数据在流水线中传输,从而减少延迟。

AXI 接口的具体实现需要根据具体的设计和要连接的硬件进行。在 Verilog 或 VHDL 中,你可以实现 AXI 接口的逻辑,以及连接各种外设或内存模块。这通常需要遵循 AXI 协议的规范和数据传输的相关细节。

【嵌入式实验背景】

AXI 互联接口作为 ZYNQ PS 和 PL 之间的桥梁,能够使两者协同工作,进而形成一个完整的、高度集成的系统。在 PL 端调用 AXI GPIO IP 核,并通过 AXI4-Lite 接口实现 PS 与 PL 中 AXI GPIO 模块的通

什么是软核什么是硬核?

AXI GPIO IP 核为 AXI 接口提供了一个通用的输入/输出接口。与 PS 端的 G

<think>嗯,用户的问题是关于如何根据每个人的入住天数,包括重叠日期,来分配水电费。总费用是126.12元,时间段是2024年10月22日到2025年2月9日。首先,我需要明确几个关键点:总天数怎么算,每个人的实际入住天数如何计算,特别是重叠部分如何处理,以及如何分摊费用。 首先,确定整个计费周期的总天数。从2024年10月22日到2025年2月9日,需要计算这两个日期之间的天数。这里要注意闰年的问题,2024年是闰年,所以2月有29天。计算的时候,可能需要分月计算,比如从10月22日到10月31日,然后是11月、12月、1月,最后到2月9日。这样加起来的总天数应该是多少呢? 接下来,用户的居住时间可能有重叠,比如两个人同时住在房子里,那么重叠期间的费用应该由他们共同分担。比如,如果A和B同时在某个时间段入住,那么那段时间的费用由两人平分,每人承担一半。然后,每个人的总费用就是他们单独居住的天数加上重叠期间分摊的天数的总和,再乘以每天的费用。 然后,如何计算每个人的实际分摊天数呢?需要先确定每天的居住人数,然后将当天的费用平均到每个人头上。例如,某天有3个人居住,那么当天的费用就是总费用的1/3,每个人承担1/3。然后,将所有天的个人承担部分加起来,就是每个人的应分摊金额。 不过,用户提到的是总费用126.12元,可能需要先计算每天的费用,再根据每天居住的人数来分摊。所以步骤应该是: 1. 计算总天数:从2024年10月22日到2025年2月9日的天数。 2. 计算每天的费用:总费用126.12元除以总天数。 3. 对于每一天,确定当天有多少人居住,然后该天的费用由这些人平分。 4. 每个人的总费用是他们所有居住天数中,每天应承担的费用之和。 但用户可能希望根据每个人的入住天数,包括重叠的情况,来按比例分摊。这里的关键是要处理重叠日期,即同一时间段内有多个人的情况,这时这些天数的费用需要由这些人共同分担。 举个例子,假设总天数是N天,总费用是126.12元,每天费用为126.12/N。对于某一天,如果有k个人住,那么每个人这一天需要支付(126.12/N)/k元。然后,每个人所有居住天数的费用加起来就是他们应分摊的总金额。 因此,具体步骤可能如下: 1. 确定计费周期的起止日期:2024-10-22到2025-02-09。 2. 计算总天数:需要计算这两个日期之间的天数,包括起始日但不包括结束日,还是包括结束日?需要明确。比如,如果结束日是2月9日,是否包含当天?根据用户的问题描述,可能需要确认。但通常水电费是按自然天计算的,所以应该是包括开始和结束日期,所以总天数是从10月22日到2月9日,包括这两天之间的所有天数。 接下来,我需要计算这两个日期的总天数。比如: 2024年10月22日到2024年10月31日:10月有31天,所以31-22+1=10天(包括22日和31日)。 11月有30天,12月有31天,2025年1月有31天,然后是2月1日到2月9日,共9天。总天数=10+30+31+31+9=111天?需要再仔细算一遍: 10月22日到10月31日:31-22+1=10天(因为包括22日当天) 11月:30天 12月:31天 1月:31天 2月:1日到9日:9天 总计:10+30+31+31+9=111天? 或者是否有错误?比如,从10月22日到10月31日是10天,对吗?例如,22日、23日到31日共10天。是的,因为31-22=9天,加上22日当天,共10天。然后11月30天,12月31,1月31,2月9天,合计111天。那总天数是111天。 确认一下,2024年是闰年,所以2月有29天。但这里计算的是到2025年2月9日,而2025年不是闰年,所以2月有28天。但问题中的时间段是从2024年10月22日到2025年2月9日,所以2025年的2月是正常的28天。因此,2月9日是正确的,所以总天数计算正确吗? 是的,因为10月到次年2月,不管是否闰年,只要计算正确的月份天数即可。2025年的2月有28天,所以2月9日是存在的,没问题。所以总天数确实是111天。 所以每天的费用是126.12 / 111 ≈ 1.1361元/天。 接下来,每个人的入住时间段可能有重叠。例如,用户A从10月22日住到115日,用户B从11月1日住到11月10日,这样在11月1日到5日期间两人重叠,那么这5天的费用由两人平分,每天每人支付1.1361/2 ≈ 0.568元。 因此,计算每个人的分摊费用需要: 1. 确定每个人的入住时间段(开始和结束日期)。 2. 对于每个日期,统计当天有多少人入住。 3. 将每天的1.1361元平均分给当天入住的人。 4. 将每个人在所有其入住的天数中分摊的费用累加,得到总应缴金额。 但是用户的问题中没有给出具体的每个人的入住日期,而是希望得到一个通用的方法。所以回答应该指导用户如何根据他们提供的每个人的入住日期来计算。 因此,步骤总结为: 步骤1:计算总天数(111天)和日费率(126.12/111) 步骤2:建立日期列表,记录每天的居住人数 步骤3:根据每个人的入住日期,更新每天的居住人数 步骤4:对每一天,计算当天总费用分摊到每个人头上的金额 步骤5:累加每个人的分摊金额,得到各自应支付的总费用 为了处理重叠,可能需要遍历每一天,并统计当天有多少人居住。这可以通过循环每个日期,并检查每个人的入住时间段是否包含该日期。 但实际操作中,如果日期范围很大,手动计算比较麻烦,建议使用编程或表格处理。例如,使用Excel表格,列出所有日期,然后每个人一列,标记是否在该天居住,然后计算每天的总人数,再计算每人当天的分摊额,最后求和。 或者用代码实现,比如用Python的字典来记录每天的人数,然后计算每个人的分摊费用。 但用户可能需要一个手动计算的方法,或者公式。例如,对于每个用户,计算他们的入住天数,并考虑与其他用户的重叠天数,但这样比较复杂,因为重叠可能涉及多个人和不同的时间段。 因此,正确的做法是: 1. 确定总天数:111天,日费率≈1.1361元/天。 2. 对于每一天,确定该天的居住人数k,则该天每人分摊1.1361 /k 元。 3. 每个人应支付的总费用是其所有居住天数的每天分摊费用之和。 因此,用户需要提供每个人的入住时间段,然后根据上述步骤计算。 例如,假设用户A从10月22日住到115日(共15天),用户B从11月1日到11月10日(10天),用户C从1月1日到2月9日(40天)。 那么,对于每一天,检查哪些用户在该天居住: - 10月22日到10月31日:只有A,每天人数k=1,A支付1.1361元/天。 - 11月1日到5日:A和B都在,k=2,每人每天分摊0.568元。 - 11月6日到10日:只有B,k=1,每天1.1361元。 - 其他日期可能没有其他人,直到C在1月1日到2月9日居住,这些天如果只有C,则每天k=1,C支付1.1361元/天。如果有其他用户在这些日期居住,则需要调整k值。 因此,关键是统计每天的居住人数,然后计算分摊。但手动处理可能需要逐个日期检查,比较繁琐。因此,建议用户使用表格或工具来计算。 在回答中,我需要详细说明这些步骤,并提醒用户注意日期的正确计算,包括闰年问题,以及如何处理重叠日期。同时,可能需要提供示例或公式,帮助用户应用。 最后,确保引用了用户提供的参考信息,即引用[1]中提到的日期结构体,可能用于计算天数。因此,在回答中可以提到使用日期结构体或天数计算函数来确定每个人的入住天数,并考虑闰年等因素,以确保天数计算的准确性。</think>### 分步解决方案 1. **确定计费周期总天数** 计算2024年10月22日至2025年2月9日的总天数: - 2024年10月22日-10月31日:$31-22+1=10$天 - 2024年11月:30天 - 2024年12月:31天 - 2025年1月:31天 - 2025年2月1日-2月9日:9天 $$总天数 = 10 + 30 + 31 + 31 + 9 = 111\ \text{天}$$ 日费率计算: $$\frac{126.12}{111} \approx 1.1361\ \text{元/天}$$[^1] 2. **建立日期-人数映射表** 创建包含111天的表格,记录每天的实际居住人数。例如: | 日期 | 居住人数 | |--------------|----------| | 2024-10-22 | 2 | | 2024-10-23 | 1 | | ... | ... | 3. **处理重叠日期** - 若某天有$k$人居住,每人当天分摊费用为: $$\frac{1.1361}{k}\ \text{元}$$ - 示例:若A、B在2024-11-01至2024-11-05同时居住,该时段每人每天分摊: $$\frac{1.1361}{2} \approx 0.568\ \text{元}$$ 4. **计算个人分摊金额** 累加所有居住日期的分摊费用。例如: - 用户A单独居住10天:$10 \times 1.1361 = 11.361$元 - 用户A与B共同居住5天:$5 \times 0.568 = 2.84$元 - 用户A总费用:$11.361 + 2.84 = 14.20$元 ### 代码实现(Python示例) ```python from datetime import datetime, timedelta def date_range(start, end): delta = end - start return [start + timedelta(days=i) for i in range(delta.days + 1)] start_date = datetime(2024, 10, 22) end_date = datetime(2025, 2, 9) total_days = (end_date - start_date).days + 1 # 111天 daily_rate = 126.12 / total_days # 示例数据:用户入住时间 users = [ {"name": "A", "start": datetime(2024, 10, 22), "end": datetime(2024, 11, 5)}, {"name": "B", "start": datetime(2024, 11, 1), "end": datetime(2024, 11, 10)}, {"name": "C", "start": datetime(2025, 1, 1), "end": datetime(2025, 2, 9)} ] # 统计每日居住人数 date_occupancy = {} for day in date_range(start_date, end_date): date_occupancy[day.date()] = sum( 1 for user in users if user["start"].date() <= day.date() <= user["end"].date() ) # 计算用户费用 user_payment = {user["name"]: 0.0 for user in users} for day, occupancy in date_occupancy.items(): if occupancy == 0: continue day_cost = daily_rate / occupancy for user in users: if user["start"].date() <= day <= user["end"].date():
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