ZYNQ EMIO使用及可重用封裝

　　為了快速實現算法板級驗證，PC端需要通過JTAG或以太網與FPGA形成通路。最簡單便捷的方案是利用協議棧芯片，用戶可以無視底層，利用簡單的SPI協議讀寫寄存器實現復雜的TCP UDP等網絡協議。當然帶寬會受限於SPI接口有效速率，本文采用芯片為W5500，支持10M/100M自適應，其理論值高達80Mbps，基本達到算法驗證的要求。

　　ZYNQ可以通過靈活的EMIO模擬SPI接口，從而在最少改動官方demo的前提下移植C語言驅動程序。本文着重講述EMIO的C語言軟件驅動方式及可重用封裝，封裝后可以接口方式被其他應用程序直接調用，非常方便。直接上代碼，再加以說明。

/*
 * EMIO_ope.c
 *
 */


#include "xgpiops.h"
#include "xparameters.h"
#include "xstatus.h"
#include "W5500.h"
#include "EMIO_ope.h"


static XGpioPs psGpioInstancePtr;

int EMIO_init()
{
    XGpioPs_Config* GpioConfigPtr;
    int xStatus;

    //--EMIO的初始化
    GpioConfigPtr = XGpioPs_LookupConfig(GPIO_DEVICE_ID);
    if(GpioConfigPtr == NULL)
        return XST_FAILURE;

    xStatus = XGpioPs_CfgInitialize(&psGpioInstancePtr,GpioConfigPtr, GpioConfigPtr->BaseAddr);
    if(XST_SUCCESS != xStatus)
        print(" PS GPIO INIT FAILED \n\r");

    //--EMIO的輸入輸出操作
    XGpioPs_SetDirectionPin(&psGpioInstancePtr, ETH_NRST_BASE,1);
    XGpioPs_SetDirectionPin(&psGpioInstancePtr, USER_SPI_MOSI_BASE,1);
    XGpioPs_SetDirectionPin(&psGpioInstancePtr, USER_SPI_CSN_BASE,1);
    XGpioPs_SetDirectionPin(&psGpioInstancePtr, USER_SPI_SCLK_BASE,1);
    XGpioPs_SetDirectionPin(&psGpioInstancePtr, USER_SPI_MISO_BASE,0);

    //使能輸出端口
    XGpioPs_SetOutputEnablePin(&psGpioInstancePtr, ETH_NRST_BASE,1);
    XGpioPs_SetOutputEnablePin(&psGpioInstancePtr, USER_SPI_MOSI_BASE,1);
    XGpioPs_SetOutputEnablePin(&psGpioInstancePtr, USER_SPI_CSN_BASE,1);
    XGpioPs_SetOutputEnablePin(&psGpioInstancePtr, USER_SPI_SCLK_BASE,1);

    return xStatus;
}


void writePin(u32 pinNum,u32 value)
{
    XGpioPs_WritePin(&psGpioInstancePtr, pinNum, value);
}

u32 readPin(u32 pinNum)
{
    return XGpioPs_ReadPin(&psGpioInstancePtr,pinNum);
}

 　　Xilinx封住的庫函數有其固定的“套路”。首先查找設備配置，初始化。之后設置EMIO的方向，如果是輸出方向還要使能輸出。這里將上述預處理部分封裝到EMIO_Init()函數中。之后再編寫兩個函數分別實現EMIO寄存器的讀和寫，也就是讀取輸入接口數據以及輸出數值，兩者內部均調用Xilinx官方提供的API函數。將實現細節隱藏最重要的步驟：將函數聲明統一放置.h文件。

/*
 * EMIO_ope.h
 *
 */

#ifndef SRC_EMIO_OPE_H_
#define SRC_EMIO_OPE_H_

#define GPIO_DEVICE_ID XPAR_PS7_GPIO_0_DEVICE_ID

int EMIO_init();
void writePin(u32 pinNum,u32 value);
u32 readPin(u32 pinNum);

#endif /* SRC_EMIO_OPE_H_ */

　　此處總結下利用FPGA/SOC連接以太網從簡單到難的設計方案是：協議棧芯片 --> LWIP開源庫 --> 基於以太網MAC的網絡協議邏輯設計--> 從上層網絡協議到MAC全部用HDL描述。不同的方案適合不同的需求，能靈活在開發周期和性能 功耗等方面取舍，做到簡單實用，應該是各個行業技術人員的所追求的終極目標。