ZYNQ系列開(kāi)發(fā)板：PS控制PL產(chǎn)生需要的PWM波

這一節(jié)我們探索基于AXI總線的設(shè)計(jì)，來(lái)看一看ZYNQ系列開(kāi)發(fā)板的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，PS可以控制PL產(chǎn)生定制化的行為，而不需要去動(dòng)硬件代碼。

這次實(shí)驗(yàn)是產(chǎn)生頻率和占空比可調(diào)的PWM（Pulse Width Modulation）信號(hào)，調(diào)用8次，產(chǎn)生8路PWM波，并用這些信號(hào)去控制8路LED燈，觀察實(shí)驗(yàn)效果。后面會(huì)做一個(gè)比較。

用的板子是zc702。

新建一個(gè)工程，命名為PWM_AXI_Lite

創(chuàng)建基于AXI總線的PWM波IP

IP設(shè)計(jì)為一個(gè)寄存器負(fù)責(zé)控制頻率，一個(gè)寄存器負(fù)責(zé)控制占空比。

創(chuàng)建一個(gè)IP核，tools-->Create and Package ，這里需要16個(gè)寄存器，創(chuàng)建方法見(jiàn)系列（六）、系列（七），這里命名為PWM_AXI_Lite。

在IP核工程里，新建一個(gè)PWM模塊文件，這里占空比設(shè)計(jì)的比較糙，直接就用一個(gè)計(jì)數(shù)值代替功能，后面的軟件設(shè)計(jì)要注意：

module PWM(
input clk,
input rst_n,
input cnt_set,
input fre_set,
output pwm_o
);

wire[31:0] cnt_set;
wire[31:0] fre_set;
reg [31:0] fre_cnt;

always @(posedge clk) begin
if(!rst_n) begin
fre_cnt end
else begin
if(fre_cnt fre_cnt else
fre_cnt end
end

assign pwm_o=(cnt_set>fre_cnt);
endmodule

在自動(dòng)產(chǎn)生的實(shí)例文件里，添加端口信號(hào)和自定義功能，后面要約束到LED上：

自定義的功能就是一個(gè)寄存器控制頻率（fre_set），一個(gè)寄存器控制占空比（cnt_set）:
// Add user logic here
PWM PWM0(
.clk(S_AXI_ACLK),
.rst_n(S_AXI_ARESETN),
.cnt_set(slv_reg1),
.fre_set(slv_reg0),
.pwm_o(PWM_o[0])
);

PWM PWM1(
.clk(S_AXI_ACLK),
.rst_n(S_AXI_ARESETN),
.cnt_set(slv_reg3),
.fre_set(slv_reg2),
.pwm_o(PWM_o[1])
);

PWM PWM2(
.clk(S_AXI_ACLK),
.rst_n(S_AXI_ARESETN),
.cnt_set(slv_reg5),
.fre_set(slv_reg4),
.pwm_o(PWM_o[2])
);

PWM PWM3(
.clk(S_AXI_ACLK),
.rst_n(S_AXI_ARESETN),
.cnt_set(slv_reg7),
.fre_set(slv_reg6),
.pwm_o(PWM_o[3])
);
PWM PWM4(
.clk(S_AXI_ACLK),
.rst_n(S_AXI_ARESETN),
.cnt_set(slv_reg9),
.fre_set(slv_reg8),
.pwm_o(PWM_o[4])
);
PWM PWM5(
.clk(S_AXI_ACLK),
.rst_n(S_AXI_ARESETN),
.cnt_set(slv_reg11),
.fre_set(slv_reg10),
.pwm_o(PWM_o[5])
);
PWM PWM6(
.clk(S_AXI_ACLK),
.rst_n(S_AXI_ARESETN),
.cnt_set(slv_reg13),
.fre_set(slv_reg12),
.pwm_o(PWM_o[6])
);

PWM PWM7(
.clk(S_AXI_ACLK),
.rst_n(S_AXI_ARESETN),
.cnt_set(slv_reg15),
.fre_set(slv_reg14),
.pwm_o(PWM_o[7])
);
// User logic ends

在頂層模塊添加好用戶信號(hào)，一個(gè)是端口里的，一個(gè)是調(diào)用里的：

修改完后重新打包好。

回到原先建的工程，將這個(gè)IP添加到IP庫(kù)里，然后Create Block Design，添加ZYNQ核和PWM_AXI_Lite，為了觀察PWM波信號(hào)，這里又添加了一個(gè)ILA（為了簡(jiǎn)化，可以去掉），配置如下：

連接CLK 和 FCLK_CLK0 ，連接 Probe0 和 PWM_o，最后創(chuàng)建的系統(tǒng)如下：

添加約束文件，將8路PWM波綁定到8個(gè)LED上：
#GPIO PMOD1
set_property PACKAGE_PIN E15 [get_ports {PWM_o[7]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS25 [get_ports {PWM_o[7]}]
set_property PACKAGE_PIN D15 [get_ports {PWM_o[6]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS25 [get_ports {PWM_o[6]}]
set_property PACKAGE_PIN W17 [get_ports {PWM_o[5]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS25 [get_ports {PWM_o[5]}]
set_property PACKAGE_PIN W5 [get_ports {PWM_o[4]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS25 [get_ports {PWM_o[4]}]
#GPIO PMOD2
set_property PACKAGE_PIN V7 [get_ports {PWM_o[3]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS25 [get_ports {PWM_o[3]}]
set_property PACKAGE_PIN W10 [get_ports {PWM_o[2]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS25 [get_ports {PWM_o[2]}]
set_property PACKAGE_PIN P18 [get_ports {PWM_o[1]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS25 [get_ports {PWM_o[1]}]
set_property PACKAGE_PIN P17 [get_ports {PWM_o[0]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS25 [get_ports {PWM_o[0]}]

一系列常規(guī)操作，生成比特流文件后，Lanch到SDK。

SDK部分設(shè)計(jì)
在BSP包里找到xparameter.h文件：

在xparameters.h文件里找到系統(tǒng)為我們的PWM IP配置的地址，待會(huì)我們要操作它的寄存器：

打開(kāi)xparameters.h文件，Ctrl+F:

這個(gè)基地址就是我們的寄存器0的地址，然后我們將各路PWM波的頻率和占空比寫(xiě)入：
#include
#include "xparameters.h"
#include "xil_io.h"
#include "sleep.h"
#include "xil_types.h"

int main(){

Xil_Out32(XPAR_PWM_AXI_LITE_V1_0_0_BASEADDR,40000000);
Xil_Out32(XPAR_PWM_AXI_LITE_V1_0_0_BASEADDR+4,30000000);

Xil_Out32(XPAR_PWM_AXI_LITE_V1_0_0_BASEADDR+8,40000000);
Xil_Out32(XPAR_PWM_AXI_LITE_V1_0_0_BASEADDR+12,20000000);

Xil_Out32(XPAR_PWM_AXI_LITE_V1_0_0_BASEADDR+16,40000000);
Xil_Out32(XPAR_PWM_AXI_LITE_V1_0_0_BASEADDR+20,10000000);

Xil_Out32(XPAR_PWM_AXI_LITE_V1_0_0_BASEADDR+24,40000000);
Xil_Out32(XPAR_PWM_AXI_LITE_V1_0_0_BASEADDR+28,8000000);

Xil_Out32(XPAR_PWM_AXI_LITE_V1_0_0_BASEADDR+32,40000000);
Xil_Out32(XPAR_PWM_AXI_LITE_V1_0_0_BASEADDR+36,6000000);

Xil_Out32(XPAR_PWM_AXI_LITE_V1_0_0_BASEADDR+40,40000000);
Xil_Out32(XPAR_PWM_AXI_LITE_V1_0_0_BASEADDR+44,4000000);

Xil_Out32(XPAR_PWM_AXI_LITE_V1_0_0_BASEADDR+48,40000000);
Xil_Out32(XPAR_PWM_AXI_LITE_V1_0_0_BASEADDR+52,2000000);

Xil_Out32(XPAR_PWM_AXI_LITE_V1_0_0_BASEADDR+56,40000000);
Xil_Out32(XPAR_PWM_AXI_LITE_V1_0_0_BASEADDR+60,100000);

return 0;
}

板子上電，然后Program FPGA,debug as后，在vivado里會(huì)自動(dòng)打開(kāi)調(diào)試界面，觸發(fā)后能看到8路波形，在板子上我們可以看到LED燈依次閃爍！

總結(jié)：

這里我們達(dá)到了led依次閃爍的效果，如同系列（六）達(dá)到的效果，但是這里有本質(zhì)的區(qū)別，系列（六）需要CPU一直發(fā)送指令控制LED燈，而這次試驗(yàn)CPU寫(xiě)入頻率和占空比后，現(xiàn)在8路PWM波自己工作，是PL完成的，不需要CPU發(fā)命令，CPU可以去干其他事情。這就是SOPC的優(yōu)勢(shì)！
編輯：hfy