基於Vivado的嵌入式開發
——PS走起
硬件平台：ZedBoard
開發工具：Vivado 2014.2
1、規划
廢話不多說，依然是流水燈，這次是采用PS+PL實現。
功能依舊簡單，目標是為了學習IP核的添加方式、熟悉嵌入式系統設計界面、熟悉Vivado下ChipScope的使用方法。
1) 項目功能：流水燈
2) 編程語言：C
3) 設計流程：建立工程à添加ARM內核、GPIO IPà綜合、實現、燒寫à板級測試(此處不再給現象，和上一篇相同)
2、設計
整體框圖為：
核心功能由ARM軟件實現。添加PL部分的GPIO IP主要目的是熟悉IP添加流程，如何和ARM內核連接，從而組建嵌入式系統。IP功能是從總線上取出數據，送至8個LED。
3、總結
這次來個倒敘，先上使用感受
1) Vivado將所有功能集成到一個框架下，不像原來那樣在設計過程中需要在各工具之間不斷切換主界面，使整個設計流程更加清晰、流暢。界面也有所美化，贊一個！
2) 雖然是第一次用Vivado做嵌入式設計，但也不是說和XPS、PlanAhead天差地別，變化主要是在原先由XPS完成的部分，其他和PlanAhead的使用是比較類似的。整個設計過程都是自己摸索出來，總體來說還是挺順利的，所以，想上手Vivado的朋友不必擔心不適應。
3) 對於嵌入式設計（准確的說是Block Design）而言，去除了一些自動連線，使開發人員手動或者利用工具完成整個連線過程，可以幫助開發人員更好地熟悉一些信號、總線（有可能糊里糊塗也能搞定，保險起見還是了解一下更好）。這貌似也從一個側面展現了Vivado開發團隊“自動化設計方式，不強制設計方式”設計理念。
4) 嵌入式設計雖然比純邏輯開發更加復雜，使用了硬核PS7和軟核GPIO，但整個design實現的時間並沒有大幅度增加，我的主觀感覺反而是比純邏輯開發耗的時間更短。由此可見Vivado在復雜設計上面要優於ISE。
5) 通過查看Vivado的工程目錄發現，Vivado的工程目錄相當清晰，不像ISE那樣，各種文件的堆在一個文件夾下。但是這種工程文件的組織也有缺點——會導致一些文件路徑很長。
4、添加資源
工程的建立，可以參考《Vivado實現純邏輯開發——從最簡單的開始》。
4.1、創建Block
在左側的Flow Navigator子窗口找到IP Integrator（默認展開），找到該目錄下的Create Block Design命令並單擊。
圖2
命名為system，如圖3所示。
圖3
進度條跑完之后界面發生變化，出現了Diagram子窗口，Sources自選項卡右邊多出了3個選項卡，如圖4所示
圖4
4.2、添加cpu
在Diagram子窗體中找到Add IP按鈕，位置如圖5所示的紅色方框內。
圖5
點擊按鈕后，彈出IP搜索對話框，如圖6所示。
圖6
輸入system，對IP進行過濾，結果如圖7所示。
圖7
雙擊ZYNQ7 Processing System，會自動添加該IP，結果如圖8所示。
圖8
除了雙擊之外，還可以選中后回車；還可以選中后拖拽至Diagram窗口中釋放。
4.3、添加其他IP
用4.2小節所述的方法添加GPIO IP。添加完成后的情形如圖9所示。
圖9
在XPS中添加AXI IP時，XPS會自動完成總線連接，創建相關端口，Vivado默認不做任何工作。還可以看到總線的時鍾和復位信號被單獨拿了出來，如果沒記錯的話，之前是和其他總線信號放在一起的，封裝在BUS_INTERFACE中的。
4.4、端口連接和IP配置
圖9中可以看到Run Block Automation和Run Connection Automation選項，Run Block Automation可以為模塊創建端口，Run Connection Automation可以完成端口的自動連線。
點擊Run Block Automation，進入圖10所示的界面。
圖10
看一下注釋，該過程是將開發板的預設置導入進來，並且將FIXED_IO(MIO)、DDR接口生成外部連接端口。OK，進度條跑完之后，界面發生變化，如圖11所示。
圖11
DDR，FIXED_IO已經連接到端口，還多出了TTC0_WAVE0_OUT等選項，應該是對PS7進行了參數配置造成的，雙擊PS7可以對之進行配置，界面如圖12所示，和XPS中大同小異，配置過程不多說了，這里沒有改動。
圖12
雙擊GPIO IP對之進行配置，主要是將位寬改為8bits，如圖13所示。
圖13
點擊Run Connection Automation，選擇，如圖14所示。
圖14
彈出對話框如圖15所示，提示將gpio的AXI接口映射到主端的地址空間。還詢問是否自動連接時鍾，這里不管它，直接OK。
圖15
連線結果如圖16所示。
圖16
系統自動添加了互聯模塊（AXI Interconnect，和XPS相同）和一個時鍾、復位控制模塊。
再次Run Connection Automation，將GPIO連接到輸出端口，在圖17所示對話框中選擇開發板端口為leds_8bits。
圖17
終於完成了，不容易啊，最終結果如圖18所示。
圖18
4.5、為Block Design創建wrapper文件
點擊Sources自選項卡，按照圖19的指示為該Block Design創建wrapper文件，bd文件是不可以作為設計頂層的，為了方便頂層調用，需要為之生成一個wrapper文件。
圖19
選擇讓Vivado幫助我們管理wrapper文件，如圖20所示。
圖20
4.6、添加約束文件
這里我也不確定是否需要添加DDR和MIO相關引腳的約束，暫時不管他們。由於所有連接都是自動完成的，有理由相信Vivado為這些引腳做了約束，所以，這里我忐忑的偷個懶，不寫約束代碼，直接Generate Bitstream。
果然直接過了，估計沒問題了，轉戰SDK。
圖21 啟動sdk
將硬件導出(1、FileàExport Hardware 2、FileàLaunch SDK，相當於PlanAhead和XPS的Export Hardware & Launch SDK)。進入SDK歡迎界面后，SDK會自動導入硬件信息，如圖22所示。
圖22
5、軟件設計
SDK的使用不多說了，和之前的變化不大，直接上代碼。
#include <stdio.h>
#include "platform.h"
#include "xparameters.h"
#include "xgpio.h"
#include "sleep.h"
/************************** Constant Definitions *****************************/
/*
* The following constant maps to the name of the hardware instances that
* were created in the EDK XPS system.
*/
#define XPAR_LEDS_ID XPAR_AXI_GPIO_0_BASEADDR
/*
* The following constant is used to determine which channel of the GPIO is
* used for the LED if there are 2 channels supported.
*/
#define LED_CHANNEL 1
/************************** Variable Definitions *****************************/
/*
* The following are declared globally so they are zeroed and so they are
* easily accessible from a debugger
*/
XGpio Gpio; /* The Instance of the GPIO Driver */
int main()
{
init_platform();
u8 i=0;
int Status;
/*
\ Initialize the GPIO driver
*/
Status = XGpio_Initialize(&Gpio, XPAR_LEDS_ID);
if (Status != XST_SUCCESS) {
return XST_FAILURE;
}
/*
\ Set the direction for all signals to be outputs
*/
XGpio_SetDataDirection(&Gpio, LED_CHANNEL, 0x00);
/*
\ Loop forever run the LED
*/
while(1)
{
for(i=0;i<8;i++)
{
XGpio_DiscreteWrite(&Gpio, LED_CHANNEL, (1<<i));
sleep(1);
}
}
return 0;
}
搞定，流水燈跑起來了。
6、ChipScope觀測內部信號
本來想在這一篇學一下ChipScope，寫着寫着發現又變成一篇長文，所以還是放在后面吧。
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