Kevin學(xué)ZED之（5）：順藤摸瓜

當(dāng)你可以修改點(diǎn)亮LED燈那個(gè)實(shí)驗(yàn)led_test.sh, 改變LED點(diǎn)燈的速度,以及順序時(shí), 一定想知道究竟發(fā)生了什么, 憑什么一個(gè)簡(jiǎn)單的腳本, 就在Linux的用戶層控制板子上的某一個(gè)硬件,比如說(shuō),燈。

對(duì)于習(xí)慣了在單片機(jī)環(huán)境下無(wú)操作系統(tǒng)裸奔C/匯編的兄弟來(lái)說(shuō), 上面的問題似乎有些多余. 直接對(duì)某個(gè)地址進(jìn)行讀寫操作, 這個(gè)地址經(jīng)過(guò)譯碼，對(duì)應(yīng)的管腳，連到板子上LED，不就可以控制LED了嗎。

這就說(shuō)來(lái)話長(zhǎng)了．簡(jiǎn)言之，Linux 為了給每個(gè)進(jìn)程一個(gè)獨(dú)立的地址空間，特意劃分了用戶空間和內(nèi)核空間。內(nèi)核空間可以對(duì)物理地址操作，用戶空間只是虛地址?！《鴥?nèi)核與用戶空間程序接口，采用特殊文件系統(tǒng)。也就是看上去像文件，其實(shí)連接到系統(tǒng)和設(shè)備的系統(tǒng)。比較老的有devfs文件系統(tǒng)位于設(shè)備驅(qū)動(dòng)/dev，或者procfs位于/proc。當(dāng)然，還有比較新的sysfs文件系統(tǒng)。

Led_test.sh, 采用的就是sysfs文件系統(tǒng)?！∵@個(gè)文件系統(tǒng)的特點(diǎn)吧，主要是可以一層一層壘硬件的驅(qū)動(dòng)，比如先總線驅(qū)動(dòng)，再某個(gè)USB驅(qū)動(dòng)，在USB掛載的設(shè)備的驅(qū)動(dòng)。這比/dev一個(gè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)包括所有相關(guān)設(shè)備層次清晰很多。在linux內(nèi)核2.6以后才有的?！?/p>

對(duì)sysfs先來(lái)點(diǎn)感性認(rèn)識(shí)，在ZED任何一個(gè)終端窗口輸入

sudo echo 61 > /sys/class/gpio/export
sudo echo out > /sys/class/gpio/gpio61/direction
sudo echo 1 >/sys/class/gpio/gpio61/value
sudo echo 0 >/sys/class/gpio/gpio61/value

你可以手工點(diǎn)亮或滅掉LD0那盞燈

輸入命令的時(shí)候, 到底發(fā)生了什么, 信號(hào)是怎么傳遞的呢 ? 先大致了解一下,具體細(xì)節(jié)在書的后續(xù)章節(jié)還會(huì)詳細(xì)說(shuō)明

第一步,設(shè)備驅(qū)動(dòng)控制GPIO的寄存器. 這就需要交給Linux 設(shè)備驅(qū)動(dòng)來(lái)完成了。相關(guān)的介紹請(qǐng)參考書本在13.2節(jié)找到 .　
第二步,那么GPIO的寄存器地址是多少，有如何控制呢？ 我們可以在Xilinx ug585 找到

第三步,GPIO是如何在PL那邊,也就是FPGA連接到芯片的管腳上的呢?　需要參考這個(gè)設(shè)計(jì)的硬件部分

zedboard上的linaro-ubuntu demo所使用的硬件工程。

其中對(duì)于zedboard的system.ucf中我們可以找到如下約束．比如，LD0那盞燈，是PS側(cè)的processing_system7_0_GPIO<7>　通過(guò)PL測(cè)，連到管腳T22上的。

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# #
# On-board LED's #
# #
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net processing_system7_0_GPIO<7> LOC = T22 | IOSTANDARD = LVCMOS33; # LD0
net processing_system7_0_GPIO<8> LOC = T21 | IOSTANDARD = LVCMOS33; # LD1
net processing_system7_0_GPIO<9> LOC = U22 | IOSTANDARD = LVCMOS33; # LD2
net processing_system7_0_GPIO<10> LOC = U21 | IOSTANDARD = LVCMOS33; # LD3
net processing_system7_0_GPIO<11> LOC = V22 | IOSTANDARD = LVCMOS33; # LD4
net processing_system7_0_GPIO<12> LOC = W22 | IOSTANDARD = LVCMOS33; # LD5
net processing_system7_0_GPIO<13> LOC = U19 | IOSTANDARD = LVCMOS33; # LD6
net processing_system7_0_GPIO<14> LOC = U14 | IOSTANDARD = LVCMOS33; # LD

第四步，T22那個(gè)管腳是如何連到真正的燈上的，需要參考ZED板的文檔：

2.7.3 User LEDs
The ZedBoard has eight user LEDs, LD0 – LD7. A logic high from the Zynq-7000 AP SoC I/O causes the LED to turn on. LED’s are sourced from 3.3V banks through 390Ω resistors.
Signal Name Subsection Zynq pin
LD0 PL T22
LD1 PL T21
LD2 PL U22
LD3 PL U21
LD4 PL V22
LD5 PL W22
LD6 PL U19
LD7 PL U14
LD9 PS D5 (MIO7)

我們可以看到LD0-LD7 都是PL部分的，也就是說(shuō)這些都是EMIO，從PL的管腳連出。那么，EMIO是如何在設(shè)計(jì)中定義了processing_system7_0_GPIO這個(gè)端口呢？需要看xps

?

2.我們可以在ports tag中找到這個(gè)標(biāo)簽。

?

3.同時(shí)system.mhs中就會(huì)自動(dòng)出現(xiàn)這個(gè)定義

?

這樣，從操作系統(tǒng)的腳本一直到點(diǎn)亮LED，我們順藤摸瓜,找到了軟件側(cè)，PS側(cè)，可擴(kuò)展IO側(cè)，PL側(cè)所有相關(guān)文檔和信號(hào)，完成了最簡(jiǎn)單的一個(gè)穿越軟件，硬件，I/O, 板卡的All Programmable 之旅。