【ZYNQ-嵌入式】zynq学习笔记（二）—— GIPO的硬件配置和软件配置

MIO和GPIO概述

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GPIO-Bank0/Bank1基础寄存器配置

GPIO作为外设被分为4组（4个Bank）：Bank0~Bank3。

Bank0和Bank1通过MIO连接到PS的引脚。

Bank2和Bank3通过EMIO连接到PL。

现在我们来看Bank0和Bank1的GPIO：

（1）Input配置：

DATA_RO(read only) 寄存器: 存储GIPO读入的电平数据。

【注意： 他是一个只读寄存器，我们无法对他进行写入。】
【注意：无论GPIO配置为input还是output模式，DATA_RO内都会观测、写入IO口的电平。（通过图中的“三态门”也能看出）】

（2）Output配置：

DATA寄存器：在GPIO被配置为output模式时，DATA寄存器存储我们将要输出的电平数据。

【注意：对DATA进行写入操作时，必须一次性写入32bits，不能单独操作某一位。】
【注意：如果我们对DATA进行读取操作，将会得到DATA上一次存储的数据。】

MASK_DATA_LSW（低16位）和MASK_DATA_MSW（高16位）寄存器：通过写入这个寄存器，屏蔽DATA对应几位。这样我们再次写入DATA时，就可以仅仅改变DATA寄存器的某几位。

【注意：DATA有32bits而一个MASK仅有16bits，固有高16位和低16位的两个MASK寄存器。】
【注意：更改DATA寄存器内的数值，需要经过Read-Modify-Write过程】
【使用例】
DATA(32bits)：1010_1100_0011_0101_1100_0011_0101_1100，我想修改DATA的最高四位。
MASK(16bits+16bits)：0000_1111_1111_1111 + 1111_1111_1111_1111，最高四位是0000因而没有被屏蔽。
此时再次写入DATA：0101_0000_0000_0000_0000_0000_0000_0000。
写入结束以后，DATA内最终存储：0101_1100_0011_0101_1100_0011_0101_1100。

（3）输入输出模式配置：

DIRM(Direction Mode)寄存器：控制GPIO的方向。即配置GPIO为“Input模式”或“Output模式”。

【注意：实际上，DIRM仅用于控制“输出使能”。（通过图中的“三态门”也能看出）】
【注意：DIRM=1时，使能输出Output驱动。 DIRM=0时，关闭输出Output驱动。】

OEN(Output Enable)寄存器：当GPIO配置为输出Output模式时，该寄存器控制输出使能与否。（即相当于对输出的二次控制）

【注意：OEN=0，关闭使能；OEN=1，开启使能。】

我们清楚地看到，OEN与DIRM后接入“与门”。即：当DIRM=1和OEN=1同时配置时，输出通道才被打开了。

（4）MIO[8:7]配置：

MIO[8:7] 在系统复位过程中作为VMODE引脚（作为输入），用于配置MIO-Bank的电压。（复位结束后，只能作为输出信号）

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硬件配置

①添加ZYNQ核，配置DDR3、UART和GPIO：



发现错误，关闭不需要的引脚。

注意，我们直接将PS的引脚引出，不经过FPGA的部分。如果不这样做，还需要另外添加AXI_GPIO的IP核。

②生成硬件设计文件，创建顶层封装：

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软件书写

①将硬件设计顶层文件导入到SDK：

②启动SDK，新建工程：

SDK中：


在刚才创建的工程文件夹的src文件夹下，创建新的main.c文件(source file)：

③参考官方demo书写自己的代码：
（1）官方的demo在system.mss中寻找：Documentation可以查看帮助文档

（2）点击上图的Import Examples导入demo：

（第一个xgpiops_intr_example设计中断，暂不导入）

这些代码，将是我们自己配置GPIO时，需要参考的。

④代码书写：

GPIO接口使用流程：
（1）初始化GIPO驱动（GPIO driver）。
（2）配置GPIO的方向（Input or Output）。
（3）设置输入/输出使能。
（4）如果要输出，写数据到GPIO的输出引脚。

(1) 初始化GPIO驱动：
先从demo(xgpiops_polled_example.c)中拷贝下图程序中的25,27行的代码。此时程序必然会报错。查看报错信息，按住ctrl点击对应变量或者函数，溯源，然后在main中添加宏定义，全局变量声明或者头文件。


（2）设置为输出模式，并且使能：

（3）给GPIO写数据：

（4）后续处理：配置函数最好都封装在函数里。

本工程实例完整代码main.c：

#include
#include"xgpiops.h"
#include"xparameters.h"

#define GPIO_DEVICE_ID  	XPAR_XGPIOPS_0_DEVICE_ID

XGpioPs Gpio;
static u32 Output_Pin = 0;  //GPIO管脚位号,具体要查看手册

void GPIO_OUTPUT_INIT(u32 Output_Pin)
{
	XGpioPs_Config * ConfigPtr;
	s32 Status;
	/*
	 * 初始化GPIO驱动。
	 */
	//根据器件的ID,查找器件的配置信息.（返回指针变量ConfigPtr）
	ConfigPtr = XGpioPs_LookupConfig(GPIO_DEVICE_ID);
	//初始化GPIO驱动.（返回Status指示Success/Fail）
	Status = XGpioPs_CfgInitialize(&Gpio, ConfigPtr,ConfigPtr->BaseAddr);

	/*
	 * 把GPIO设置为输出模式,并且使能。
	 */
	//设置引脚方向（I/O）: 1为输出,0为输入.
	XGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio, Output_Pin, 1);
	//使能：0关闭使能,1开启时能
	XGpioPs_SetOutputEnablePin(&Gpio, Output_Pin, 1);
}

void GPIO_Write(u32 Output_Pin,u32 Data_Send)
{
	/*
	 * 给GPIO写数据
	 */
	XGpioPs_WritePin(&Gpio, Output_Pin, Data_Send);
}

int main(void)
{
	printf("GPIO-MIO-TEST\n\r");

	GPIO_OUTPUT_INIT(Output_Pin);
	GPIO_Write(Output_Pin,0x0);

	return 0;
}

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附录：GPIO常规配置函数集【重要】

/*
*    Written By csdn GalaxyerKw.
*    https://blog.csdn.net/GalaxyerKw 
*/
#include
#include"xgpiops.h"
#include"xscugic.h"
#include"xparameters.h"

#define GPIO_DEVICE_ID  	XPAR_XGPIOPS_0_DEVICE_ID

XGpioPs Gpio;
static u32 Output_Pin_m = 0;  //GPIO管脚位号,具体要查看手册
static u32 Input_Pin_m = 0;

void GPIO_OUTPUT_INIT(u32 Output_Pin);
void GPIO_INPUT_INIT(u32 Input_Pin);
void GPIO_Write(u32 Output_Pin,u32 Data_Send);
u32 GPIO_Read(u32 Iutput_Pin);

/*********************************
 *  GPIO初始化为输出模式OUTPUT
 *********************************/
void GPIO_OUTPUT_INIT(u32 Output_Pin)
{
	XGpioPs_Config * ConfigPtr;
	//s32 Status;
	/*
	 * 初始化GPIO驱动。
	 * 1.根据器件的ID,查找器件的配置信息.（返回指针变量ConfigPtr）
	 * 2.初始化GPIO驱动.（返回Status指示Success/Fail）
	 */
	ConfigPtr = XGpioPs_LookupConfig(GPIO_DEVICE_ID);
	XGpioPs_CfgInitialize(&Gpio, ConfigPtr,ConfigPtr->BaseAddr);

	/*
	 * 把GPIO设置为输出模式,并且使能。
	 * 1.设置引脚方向（I/O）: 1为输出,0为输入.
	 * 2.使能：0关闭使能,1开启时能
	 */
	XGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio, Output_Pin, 1);
	XGpioPs_SetOutputEnablePin(&Gpio, Output_Pin, 1);
}
/*********************************
 *  GPIO初始化为输入模式INPUT
 *********************************/
void GPIO_INPUT_INIT(u32 Output_Pin)
{
	XGpioPs_Config * ConfigPtr;
	//s32 Status;
	/*
	 * 初始化GPIO驱动。
	 * 1.根据器件的ID,查找器件的配置信息.（返回指针变量ConfigPtr）
	 * 2.初始化GPIO驱动.（返回Status指示Success/Fail）
	 */
	ConfigPtr = XGpioPs_LookupConfig(GPIO_DEVICE_ID);
	XGpioPs_CfgInitialize(&Gpio, ConfigPtr,ConfigPtr->BaseAddr);

	/*
	 * 把GPIO设置为输出模式,并且使能。
	 * 1.设置引脚方向（I/O）: 1为输出,0为输入.
	 * 2.使能：0关闭使能,1开启时能
	 */
	XGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio, Output_Pin, 0);
	XGpioPs_SetOutputEnablePin(&Gpio, Output_Pin, 1);
}
/************************************
 * GPIO为输出模式时，写入数据
 ***********************************/
void GPIO_Write(u32 Output_Pin,u32 Data_Send)
{
	/*
	 * 给GPIO写数据
	 */
	XGpioPs_WritePin(&Gpio, Output_Pin, Data_Send);
}
/************************************
 * GPIO为输入模式时，读入数据
 ***********************************/
u32 GPIO_Read(u32 Iutput_Pin)
{
	/*
	 * GPIO读数据，返回
	 */
	u32 read_data;
	read_data = XGpioPs_ReadPin(&Gpio, Iutput_Pin);
	return read_data;
}
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