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【FPGA ZYNQ Ultrascale+ MPSOC教程】33.BRAM实现PS与PL交互

FPGA技术专栏 ? 2021-02-22 13:51 ? 次阅读

原创声明:

本原创教程由芯驿电子科技(上海)有限公司(ALINX)创作,版权归本公司所有,如需转载,需授权并注明出处(www.alinx.com)。

适用于板卡型号:

AXU2CGA/AXU2CGB/AXU3EG/AXU4EV-E/AXU4EV-P/AXU5EV-E/AXU5EV-P/AXU9EG/AXU15EG

实验Vivado工程目录为“bram_test/vivado”。

实验vitis工程目录为“bram_test/vitis”。

有时CPU需要与PL进行小批量的数据交换,可以通过BRAM???,也就是BlockRAM实现此要求。本章通过Zynq的GPMaster接口读写PL端的BRAM,实现与PL的交互。在本实验中加入了自定义的FPGA程序,并利用AXI4总线进行配置,通知其何时读写BRAM。

以下为本实验原理图,CPU通过AXIBRAMController读取BRAM数据,CPU仅配置自定义的PLBRAMController的寄存器,不通过它读写数据。

o4YBAGAvUfmAajZJAAAkH4r01ro042.jpg

FPGA工程师工作内容

以下为FPGA工程师负责内容。

1.硬件环境搭建

以“ps_hello”为基础,另存为一份工程,并配置打开ZYNQ的中断

1)首先添加AXIBRAMController???,用于PS端控制BRAM,双击打开配置,连接AXI总线,可用于读写BRAM???,AXI模式设置为AXI4,数据宽度设置为32位,memorydepth不在这里设置,需要在AddressEditor里设置。BRAM端口数量设置为1个,用于连接双口RAM的PORTA。不使能ECC功能。

pIYBAGAvUfqAc-bjAACDoygKorQ864.jpg

由于AXI4总线为字节询址,BRAM数据宽度设置也是32位,同样都是32位数据宽度,因此在映射到BRAM地址时,需要按4字节询址,即去掉最后两位,下图为BRAM控制器与BRAM的映射关系。

o4YBAGAvUfqAFaAtAACrR9U3Rvw733.jpg

2)添加BRAM???,BRAM设置如下,有两种模式选择,standalon模式,此模式可以自由配置RAM的数据宽度和深度。BRAMController模式,此模式下地址线和数据端口默认为32位,本实验因为用到了BRAM控制器,因此选择BRAMController模式。Memory类型选择双口RAM,一端连BRAM控制器,一端连PLRAM控制器。

pIYBAGAvUfuAXyysAABh6C1Jcpc436.jpg

3)添加自定义的PLRAM控制器pl_ram_ctrl,功能很简单,start信号有效后开始读取BRAM的数据,可通过ILA逻辑分析仪观察读取的数据,PLRAM控制器读BRAM结束后,开始向BRAM写数据,写完数据使能intr信号,即中断信号,CPU即可读取BRAM的数据。将PL控制器信号与BRAM的PORTB连接。自定义IP在ip_repo文件夹中。

o4YBAGAvUfuAW0sQAAAYEYyFdfI853.jpg

如果想添加自定义IP到IP库中,点击IPCatalog,在VivadoRepository右键点击AddRepository

pIYBAGAvUfyADZJ3AACHKCtMixo678.jpg

找到自定义IP所在文件夹,点击Select

o4YBAGAvUfyAOvxiAAB8aNf7_Nk835.jpg

跳出窗口,选择IP,点击OK

pIYBAGAvUf2AOPYeAAA1zyTx8B8591.jpg

即可看到,出现了刚添加的IP

o4YBAGAvUf2AMjITAAAO1zmfzxs593.jpg

4)连接AXIBRAMController的BRAM_PORTA到BRAM的PORTA,连接pl_bram_ctrl的BRAM_PORT到BRAM的PORTB。连接pl_bram_ctrl??榈闹卸闲藕舏ntr到ZYNQ的中断口。并点击自动连接

pIYBAGAvUf6ABowYAABLUVC85Ps101.jpg

5)在AddressEditor里选择BRAM询址大小,如设置4K空间,即可询址BRAM空间为1K深度。

o4YBAGAvUf-ABaU4AABBrQnjmQ4136.jpg

BlockDesign添加逻辑分析仪方法

1)再介绍一种添加逻辑分析仪的方法,选中BRAM_PORT总线和intr中断,右键选择Debug

pIYBAGAvUgCALxSHAACMafquSm0280.jpg

2)可以看到总线上多了小昆虫,点击RunConnectionAutomation,自动连接

o4YBAGAvUgCAPjMAAACvsPHOjcA857.jpg

自动添加了一个ILA???,并且有一个总线接口,一个信号接口

pIYBAGAvUgCAFyZ3AABw7dTf6Qc800.jpg

3)保存设计,之后点击GenerateBitsream生成bit文件,并导出Hardware信息。

o4YBAGAvUgGAJjwyAAAIFLrrPXg231.jpg

软件工程师工作内容

以下为软件工程师负责内容。

2.Vitis程序开发

1)程序设计流程为:输入起始地址和长度CPU通过BRAM控制器写入BRAM数据通知PL控制器读取BRAM数据PL内部读完后向相同位置写入数据,初始数据由CPU告知写完后使能write_end信号,触发GPIO中断中断读取BRAM数据,打印显示

2)进入Vitis后,在Vitis下新建项目,已经准备好程序。程序也比较简单,首先中断设置

pIYBAGAvUgGAMOjXAAAJDuPuxKs640.jpg

3)While语句中需要输入起始地址和长度,之后调用bram_write函数

o4YBAGAvUgKAa9lQAAAVXwq5Ezg057.jpg

4)在bram_read_write();函数里先通过BRAM控制器写入数据,数据初值为TEST_START_VAL,之后配置PLRAM控制器参数,有长度,起始地址,初始数据,以及开始信号。并在函数中判断测试长度是否超出BRAM控制器地址范围,如果超出,会报错,需要重新输入地址和长度。

pIYBAGAvUgKAT3TeAAAuzVMVHuM497.jpg

5)中断服务程序中,BRAM控制器读取BRAM的数据,并打印

o4YBAGAvUgOAByFiAAAcv37JcQw761.jpg

3.实验现象

1)打开串口

pIYBAGAvUgOAEqgIAAAVhB8lrck797.jpg

2)通过RunConfigurations下载程序

o4YBAGAvUgSAP0VeAAC2MFPOhIU525.jpg

3)打开Vivado的HardwareManager(与PL端联合调试),设置将intr中断信号作为触发信号,选择上升沿触发,点击开始按钮,可以看到hw_ila_1变成了Waitingfortrigger状态

pIYBAGAvUgSAZSN2AAChcfYWC28792.jpg

4)在串口软件中,输入起始地址,由于BRAM询址为1K,那么可以设置为0~1023,长度设置为1~1024,注意起始地址+长度不要超过1024,因为超出了询址空间。

o4YBAGAvUgWAMvR4AAAXjy79t0I009.jpg

5)输入的数据为十进制数,输入结束按回车

pIYBAGAvUgWAZkydAAAhOBKPIVs712.jpg

6)打开ILA逻辑分析仪,可以看到已经触发,首先是PL控制器从BRAM读数据,之后是写数据,可以看到红色为PL读出的BRAM数据,正是CPU写入的数据,从12开始,共10个数据,PL写入的数据为黄色部分从1开始,共10个数据,正与上图CPU读BRAM的数据相符。

o4YBAGAvUgaAYPWcAAB8R35c8fc125.jpg

同样也能看到中断信号的状态

pIYBAGAvUgaAWXsnAAB6goLIlSM691.jpg

7)如果超出范围,打印错误信息,需要重新输入有效信息

o4YBAGAvUgeAGRG3AAAmIyTtfGs915.jpg

4.本章小结

以上就是PS与PL通过BRAM实现低带宽数据交互的实验,两者通过GP口进行数据互连,可以实现小批量的数据交互。

知识点为逻辑分析仪的使用,中断的使用,自定义IP等。

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TMP411 ±1°C Programmable Remote/Local Digital Out Temperature Sensor

TMP411设备是一个带有内置本地温度传感器的远程温度传感器监视器。远程温度传感器,二极管连接的晶体管通常是低成本,NPN或PNP型晶体管或二极管,是微控制器,微处理器或FPGA的组成部分。 远程精度为±1 °C适用于多个设备制造商,无需校准。双线串行接口接受SMBus写字节,读字节,发送字节和接收字节命令,以设置报警阈值和读取温度数据。 TMP411器件中包含的功能包括:串联电阻取消,可编程非理想因子,可编程分辨率,可编程阈值限制,用户定义的偏移寄存器,用于最大精度,最小和最大温度监视器,宽远程温度测量范围(高达150°C),二极管故障检测和温度警报功能。 TMP411器件采用VSSOP-8和SOIC-8封装。 特性 ±1°C远程二极管传感器 ±1°C本地温度传感器 可编程非理想因素 串联电阻取消 警报功能 系统校准的偏移寄存器 与ADT7461和ADM1032兼容的引脚和寄存器 可编程分辨率:9至12位 可编程阈值限...
发表于 09-19 16:35 ? 243次 阅读
TMP411 ±1°C Programmable Remote/Local Digital Out Temperature Sensor

TMP468 具有引脚可编程的总线地址的高精度远程和本地温度传感器

TMP468器件是一款使用双线制SMBus或I 2 C兼容接口的多区域高精度低功耗温度传感器。除了本地温度外,还可以同时监控多达八个连接远程二极管的温度区域。聚合系统中的温度测量可通过缩小?;て荡嵘阅?,并且可以降低电路板复杂程度。典型用例为监测服务器和电信设备等复杂系统中不同处理器(如MCU,GPU和FPGA)的温度。该器件将诸如串联电阻抵消,可编程非理想性因子,可编程偏移和可编程温度限值等高级特性完美结合,提供了一套精度和抗扰度更高且稳健耐用的温度监控解决方案。 八个远程通道(以及本地通道)均可独立编程,设定两个在测量位置的相应温度超出对应值时触发的阈值。此外,还可通过可编程迟滞设置避免阈值持续切换。 TMP468器件可提供高测量精度(0.75°C)和测量分辨率(0.0 625°C)。该器件还支持低电压轨(1.7V至3.6V)和通用双线制接口,采用高空间利用率的小型封装(3mm×3mm或1.6mm×1.6mm),可在计算系统中轻松集成。远程结支持-55°C至+ 150°C的温度范围。 特性 8通道远程二极管温度传感器精度:±0.75&...
发表于 09-18 16:05 ? 158次 阅读
TMP468 具有引脚可编程的总线地址的高精度远程和本地温度传感器
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