ZYNQ之嵌入式学习----开篇实验Hello World

1 ZYNQ 嵌入式系统的开篇实验Hello World

阅读本文需先学习: FPGA学习----Vivado软件使用

1.1 ZYNQ 嵌入式系统开发流程

• 创建Vivado工程
• 使用IP Integrator 创建 Processor System
• 生成顶层HDL
• 生成比特流，导出到SDK
• 在SDK中创建应用工程
• 板级验证

开篇实验任务是在 ZYNQ 开发板上搭建 ZYNQ 嵌入式最小系统， 并使用串口打印 Hello World 信息

1.2 实验硬件设计

1.2.1 创建Vivado工程

点击Quick Start栏的 Create Project，如图所示：

然后，点击Next，如图所示：

设置工程名和工程路径，然后Next，如图所示：

选择RTL Project，勾选Do not specify sources at this time，即不需要添加源文件和约束文件，然后点击Next，如图所示：

选择芯片型号，如图所示：

点击Finish，完成工程创建，如图所示：

1.2.2 使用IP Integrator 创建 Processor System

Vivado 开发套件中提供了一个图形化的设计开发工具— —IP 集成器(IP Integrator)，在 IP 集成器中可以非常方便的插入各种功能模块(IP)

如图所示，在Flow Navigator中，单击 IP Integrator 下的 Create Block Design，然后指定所创建的 Block Design 的名称，点击OK：

在 Diagram 窗口中给设计添加 IP，点击 + ，打开 IP 目录：

搜索zynq，找到并双击ZYNQ7 Processing System，如图所示：

添加完成后，ZYNQ7 Processing System 模块出现在 Diagram 中，如图所示：

双击所添加的 ZYNQ7 Processing System 模块，进入 ZYNQ7 处理系统的配置界面，如图所示：

Zynq Block Design显示了 Zynq 处理系统(PS)的各种可配置块，其中灰色部分是固定的，绿色部分是可配置的

• PS-PL Configuration 能够配置 PS-PL 接口，包括 AXI、HP 和 ACP 总线接口
• Peripheral IO Pins 可以为不同的 I/O 外设选择 MIO/EMIO 配置
• MIO Configuration 可以为不同的 I/O 外设具体配置 MIO/EMIO
• Clock Configuration 用来配置 PS 输入时钟、外设时钟，以及 DDR 和 CPU 时钟等
• DDR Configuration 用于设置 DDR 控制器配置信息
• SMC Timing Calculation 用于执行 SMC 时序计算
• Interrupts 用于配置 PS-PL 中断端口

配置PS的UART，如图所示：

PS 和外部设备之间的连接主要是通过复用的输入/输出(Multiplexed Input/Output，MIO)来实现的，MIO14 和 MIO15 下点击 UART0，方框的颜色会变成绿色，与此同时这两个 MIO也会变成绿色，如图所示：

点击左侧的 MIO Configuration ，在右侧展开 I/O Peripherals，选择UART0，可以看到更具体的引脚配置信息，如图所示：

点击左侧的 PS-PL Configuration ，可以在这里设置 UART0 串口通信的波特率，如图所示：

点击左侧的 DDR Configuration ，在Memory Part一栏选择 DDR 的器件，如图所示：

XC7Z020 的核心板选择 MT41J256M16RE-125 ，XC7Z010 的核心板选择 MT41J128M16 HA-125

点击左侧的 Clock Configuration，该界面主要是配置 ZYNQ PS 中的时钟频率，如图所示：

输入时钟默认是 33.33333Mhz

本实验是搭建 ZYNQ 的嵌入式最小系统，只需要使用 ZYNQ 中的 PS 端。因此将 PS 中与 PL 端交互的接口信号移除，如图所示：

接着展开 AXI Non Secure Enablement 下的 GP Master AXI Interface，取消勾选其中的 M AXI GP0 interface，如图所示：

返回到 Vivado 界面后，在 Diagram 中可以看到 ZYNQ7 Processing System IP 模块发生了变化，如图所示：

点击上图中箭头所指示的位置Run Block Automation，如图所示，左侧确认勾选processing_system7_0， 然后点击 OK：

点击 ZYNQ7 PS 模块接口处的+，来展开这两组接口，观察其中都有哪些信号。然后点击箭头所指示的按钮，验证当前设计：

验证完成后弹出对话框提示没有错误或者关键警告，点击OK：

1.2.3 生成顶层HDL模块

在Sources 窗口中， 选中 Design Sources 下的 sysetm.bd， 右击 ，在弹出的菜单栏中选择Generate Output Products，如图所示：

弹出Generate Output Products对话框，如图所示，选择Global：

Generate 完成后，在弹出的对话框中点击OK：

在 Sources 窗口中，点击IP Source，可以看到 Generate 过程生成的输出结果：

在Hierarchy标签页，再次右击 system.bd，然后选择Create HDL Wrapper：

在弹出的对话框中确认勾选Let Vivado manage wrapper and auto-update，然后点击OK：

1.2.4 生成比特流文件并导出到SDK

由于本次实验未用到 PL 部分，所以无需生成 Bitstream 文件，只需将硬件导出到 SDK 即可，如图所示：

在弹出的对话框中， 因为没有生成 bitstream 文件， 所以无需勾选Include bitstream”，直接点击OK：

硬件导出完成后，启动 SDK 开发环境，如图所示：

在弹出对话框中，直接点击OK：

1.3 软件设计

启动了软件开发环境(SDK，Software Development Kit)，如图所示:

1.3.1 在SDK中创建应用工程

新建一个 SDK 应用工程，如图所示：

在弹出的对话框中，输入工程名，点击Next：

选择工程模版 Hello World，然后点击Finish：

SDK 创建了一个 hello_world 应用工程和 hello_world_bsp 板级支持包(BSP)工程，如图所示：

双击打开 hello_world/src 工程目录下 helloworld.c 文件，可以看到源代码，在工具栏中点击Build All来编译工程，如图所示：

1.4 下载验证

由于疫情，一直无法去实验室，故ZYNQ开发板不在身边，该步骤内容待更新

致谢领航者ZYNQ开发板，开启ZYNQ学习之路！

希望本文对大家有帮助，上文若有不妥之处，欢迎指正

分享决定高度，学习拉开差距