Xilinx ZYNQ 7000+Vivado2015.2系列（四）之GPIO的三種方式：MIO、EMIO、AXI_GPIO

L707發表於2024-03-27

前言：

ZYNQ 7000有三種GPIO：MIO，EMIO，AXI_GPIO

MIO是固定管腳的，屬於PS，使用時不消耗PL資源；EMIO透過PL擴充套件，使用時需要分配管腳，使用時消耗PL管腳資源；AXI_GPIO是封裝好的IP核，PS透過M_AXI_GPIO介面控制PL部分實現IO，使用時消耗管腳資源和邏輯資源。

使用的板子是zc702。

1.MIO方式

Zynq7000 系列晶片有 54 個 MIO(multiuse I/O)， 它們分配在 GPIO 的 Bank0 和Bank1 隸屬於 PS 部分， 這些 IO 與 PS 直接相連。 不需要新增引腳約束， MIO 訊號對 PL部分是透明的， 不可見。 所以對 MIO 的操作可以看作是純 PS 的操作。

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新建Vivado工程，新增ZYNQ CPU核，雙擊，配置好時鐘和記憶體型別，確認勾選MIO：

20171010214534563

​

如系列（三）文章所述，生成bit stream，然後Launch SDK。

在SDK中新建工程，原始檔如下：

#include "xgpiops.h"
#include "sleep.h"
int main(){
    static XGpioPs psGpioInstancePtr;
    XGpioPs_Config* GpioConfigPtr;
    int iPinNumber= 8;
    u32 uPinDirection = 0x1;
	int xStatus;
	GpioConfigPtr = XGpioPs_LookupConfig(XPAR_PS7_GPIO_0_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");
		XGpioPs_SetDirectionPin(&psGpioInstancePtr, iPinNumber,uPinDirection);
		XGpioPs_SetOutputEnablePin(&psGpioInstancePtr, iPinNumber,1);
	while(1){    
		XGpioPs_WritePin(&psGpioInstancePtr, iPinNumber, 1);
		usleep(500000);
		XGpioPs_WritePin(&psGpioInstancePtr, iPinNumber, 0);
		usleep(500000);
		}
	return 0;
}

下載到板子上，DS12就開始閃爍了。

2.EMIO方式

EMIO 分配在 bank2 和 bank3 和 PL部分相連。EMIO 有 64 個引腳可供我們使用 。當 MIO 不夠用時， PS 可以透過驅動 EMIO 控制 PL 部分的引腳 。

20171219144910023

Vivado工程裡ZYNQ CPU核配置，確保EMIO勾選，這裡我設定了位寬為4，後面為其分配了四個管腳：

20171010222024558

在Diagram裡面將GPIO_0的引腳引出來，生成頂層檔案後檢視這個引腳的名字，因為我修改了名字，這裡叫emio_0_tri_io

管腳約束檔案：

#GPIO PMOD1
set_property PACKAGE_PIN E15 [get_ports {emio_0_tri_io[0]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS25 [get_ports {emio_0_tri_io[0]}]
set_property PACKAGE_PIN D15 [get_ports {emio_0_tri_io[1]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS25 [get_ports {emio_0_tri_io[1]}]
set_property PACKAGE_PIN W17 [get_ports {emio_0_tri_io[2]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS25 [get_ports {emio_0_tri_io[2]}]
set_property PACKAGE_PIN W5 [get_ports {emio_0_tri_io[3]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS25 [get_ports {emio_0_tri_io[3]}]

SDK部分：MIO號是0～53，EMIO從54開始

#include "xgpiops.h"
#include "sleep.h"
int main()
{
static XGpioPs psGpioInstancePtr;
XGpioPs_Config* GpioConfigPtr;
int xStatus;
GpioConfigPtr = XGpioPs_LookupConfig(XPAR_PS7_GPIO_0_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");
XGpioPs_SetDirectionPin(&psGpioInstancePtr, 54,1);
XGpioPs_SetDirectionPin(&psGpioInstancePtr, 55,1);
XGpioPs_SetDirectionPin(&psGpioInstancePtr, 56,1);
XGpioPs_SetDirectionPin(&psGpioInstancePtr, 57,1);
XGpioPs_SetOutputEnablePin(&psGpioInstancePtr, 54,1);
XGpioPs_SetOutputEnablePin(&psGpioInstancePtr, 55,1);
XGpioPs_SetOutputEnablePin(&psGpioInstancePtr, 56,1);
XGpioPs_SetOutputEnablePin(&psGpioInstancePtr, 57,1);
while(1)
{
XGpioPs_WritePin(&psGpioInstancePtr, 54, 1);
usleep(200000);
XGpioPs_WritePin(&psGpioInstancePtr, 54, 0);
usleep(200000);
XGpioPs_WritePin(&psGpioInstancePtr, 55, 1);
usleep(200000);
XGpioPs_WritePin(&psGpioInstancePtr, 55, 0);
usleep(200000);
XGpioPs_WritePin(&psGpioInstancePtr, 56, 1);
usleep(200000);
XGpioPs_WritePin(&psGpioInstancePtr, 56, 0);
usleep(200000);
XGpioPs_WritePin(&psGpioInstancePtr, 57, 1);
usleep(200000);
XGpioPs_WritePin(&psGpioInstancePtr, 57, 0);
usleep(200000);
}
return 0;
}

下載到板子裡，PMOD1的4個led燈交替閃爍。

3.AXI_GPIO方式

VIvado工程裡，ZYNQ CPU核配置：
勾選M_AXI_GPIO 介面：

20171011092104362

勾選復位訊號：

20171011092349512

給PL的時鐘訊號：

20171011092723820

加入AXI_GPIO IP，這裡設定位寬為4，後面將控制4個led燈:

20171011093057094

自動連線後如下圖：

20171011093412242

管腳約束如下：

#GPIO PMOD1
set_property PACKAGE_PIN E15 [get_ports {gpio_sw_tri_o[0]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS25 [get_ports {gpio_sw_tri_o[0]}]
set_property PACKAGE_PIN D15 [get_ports {gpio_sw_tri_o[1]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS25 [get_ports {gpio_sw_tri_o[1]}]
set_property PACKAGE_PIN W17 [get_ports {gpio_sw_tri_o[2]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS25 [get_ports {gpio_sw_tri_o[2]}]
set_property PACKAGE_PIN W5 [get_ports {gpio_sw_tri_o[3]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS25 [get_ports {gpio_sw_tri_o[3]}]

SDk部分如下：

#include <stdio.h>
#include "platform.h"
#include "xparameters.h"
#include "xgpio.h"
int main() {
XGpio gpio_led;
int status;
int i,x,y;
init_platform();
status = XGpio_Initialize(&gpio_led, 0);
if(status == 0){
printf("success \r\n");
}
XGpio_SetDataDirection(&gpio_led,1,0);
while (1){
for (i = 0; i<=3; i++){
XGpio_DiscreteWrite(&gpio_led, 1, 0x01<<i);
for(x =1000; x > 0; x-- ){
for (y = 100000; y > 0; y--);
}
}
}
cleanup_platform();
return 0;
}

可以看到，與EMIO一樣需要分配管腳，

但是AXI_GPIO使用的標頭檔案是#include "xgpio.h"，

而EMIO是#include "xgpiops.h"。

下載完成後，PMOD1 的四個LED燈依次閃爍。

總結：

MIO和EMIO使用PS的GPIO，，MIO固定管腳，EMIO手動分配管腳；IP方式手動分配管腳，綜合後需要消耗PL的邏輯資源。

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