何宾 Tel:13911127536 email:[email protected]

何宾Tel ： email:

高等教育出版社北京中教仪装备技术有

限公司

高教社 &XILINX SOC 竞赛培训系列课程

FPGA System Design FPGA System Design PrimerPrimer

何宾Tel:13911127536

email:[email protected]

版权所有，禁止未经授权的商业使用行为

北京中教仪装备技术有限公司所有培训资料均可从网站http://bucteda.eefocus.com 下载

北京中教仪装备技术有限公司

培训内容 Xilinx 片上可编程系统设计导论 AXI4 规范 MicroBlaze 处理器原理 EDK13.1 工具概述操作系统 (OS) 及板级支持包 (BSP) 概述基于 MicroBlaze 和 AXI4 的可编程 SoC 系统实现

基于 AXI4 的可编程 SoC 系统设计 ( 下 )


片上可编程系统设计实验-- 实验内容

介绍 EDK13.1 软件的使用方法和设计流程。在介绍这部分内容时，使用捐赠的板卡 Nexys3, 该板卡带有 Xilinx 最新一代的 Spartan-6 FPGA 芯片。


片上可编程系统设计实验-- 实验内容

该内容主要包括： 1. 工程的建立； 2. 添加 AXI4 IP 到硬件设计； 3. 定制 LED IP, 并添加 IP 到系统 , 编写应用程序； 4. 定制 7 段数码管 IP, 并添加 IP 到系统 , 编写应用程序； 5. 定制 PWM IP, 并添加 IP 到系统 , 编写应用程序 ; 6. 实现 AXI4 中断控制系统； 7. 使用 AXI4 Chipscope 实现系统协同调试 ;


实验二：添加 IP 到设计中-- 设计结构原理

ILMBDLMB

Microblaze

LMBBRAMCNTLR

LMBBRAMCNTLR

BRAM

AXI-Lite

M_AXI _DP

GPIO

GPIO

UART

MDMMBDEBUGJTAG

DIP

PUSH

RS-232

使用 BSB 建立的最小系统结构

AXI

M_AXI _IC

M_AXI _DC

AXI-EMC SRAM

EMC: 外部存储器控制器

这就是本实验要完成的部分


实验二：添加 IP 到设计中-- 打开前面的设计

在开始这个实验以前 , 先建立一个 lab2 的目录 , 将刚

才 lab1 下所有的文件复制到新建的 lab2 目录下 . 这个实验基于 lab1 前面的设计实现 , 添加外部存储

器EMC 到设计中 , 并对其进行测试 .



在 Windows 操作系统下，选择所有程序 ->Xilinx ISE

Design Suite13.1->EDK->Xilinx Platform Studio(XPS) 。打

开 EDK 软件。 1 ）打开 XPS ，在 XPS 主界面选择 File->Open

Project ，出现下图界面。选择 Open a recent project ，然后单击 ok

按钮。



打开已经存在的工程 ,选择该选项

点击” OK” 按纽


实验二：添加 IP 到设计中-- 添加 EMC IP 到设计中

定位到所在目录的 system.xmp 文件

然后点击“ Open” 按纽



选择 IP Catalog 标签

选择 Memory and Memory Controller, 并展开

选择 AXI External Memory Controller, 并双击



• 点击“ Yes” 按钮。



选择 Common 标签

修改值 16



选择 Bank0 标签 SRAM 数据宽度设置为 16

多个存储器访问设置为 Ture

存储器类型选择异步存储器

点击“ OK” 按钮



选择手动将 IP 加入到设计中

点击“ OK” 按钮


实验二：添加 IP 到设计中-- 配置 MicroBlaze 处理器

选择 Bus Interface 标签

选择 Microblaze_0, 点击鼠标右键，

选择 Configure IP…

修改名字为 Micron_RAM



选中使用指令和数据缓冲

点击“ Next” 按钮



选中使用指令缓存访问选中使用数据缓存访问





点击“ ok” 按钮



多出两个接口M_AXI_DCM_AXI_IC

下面建立新的端口连接



下拉框中选择 New Connection



下拉框中选择 axi_interconnect_0


实验二：添加 IP 到设计中-- 建立 EMC 和 CPU 的连接

鼠标左键点击，这个区域，弹出下面的对话框

选择 axi_emc_0 ，并展开



选择 axi_interconnect_0 选中下面两个接口

点击“ ok” 按钮



emc 通过 AXI 和 CPU 建立连接


实验二：添加 IP 到设计中-- 建立 axi_interface 互连时钟端口和复位端口的连接

下拉框中选择 clk_100_000MHz


实验二：添加 IP 到设计中-- 建立 axi_interface 互连时钟端口和复位端口的连接

下拉框中选择 proc_sys_reset_0_


实验二：添加 IP 到设计中-- 建立 EMC 和 FPGA 端口的连接

端口标签




下拉框中选择 Make External



实验二：添加 IP 到设计中-- 建立 EMC 和 FPGA 端口连接 (RAM 多余端口处理 )

选择 .mhs 文件

在此处添加额外的端口


实验二：添加 IP 到设计中-- 建立 EMC 和 FPGA 端口连接 (RAM 多余端口处理 )

新添加的端口新添加的端口


实验二：添加 IP 到设计中- 分配 EMC 的存储空间

地址标签鼠标点击该按纽


实验二：添加 IP 到设计中- 分配 EMC 的存储空间

地址标签

基地址高地址大小


添加用户约束到这里 , 为方便直接复制资料所提供的约束部分

实验二：添加 IP 到设计中-- 添加逻辑端口和 FPGA 引脚的物理约束

选择 system.ucf 文件


实验二：添加 IP 到设计中-- 新建工程的结构分析

点击块图标签查看生成的块图

处理器

LMB 控制器 LMB 控制器

BRAM



axi_interconnect_0



DIP 控制器串口控制器

按键控制器


实验二：添加 IP 到设计中 -- 新建工程的结构分析

想想这步完成的工作 ? – 其实就是把这个抽象的结构 ,转换成门级网表的连接 .

下一步 , 选择这个 , 产生网表



这个过程需要持续一小部分时间 , 请等待 , 并且看看控制台给出的综合信息 .



下一步 , 选择这个 , 产生布局布线比特流文件

这个过程需要持续一小部分时间 , 请等待 , 并且看看控制台给出的实现过程的信息 .


实验二：添加 IP 到设计中-- 建立软件应用程序

选择输出硬件到 SDK



选择输出和打开SDK 软件



定位路径到当前的工程窗口

点击” OK 按纽 , 进入下一个界面



删除 lab1 建立的 BSP和应用程序工程

下面将添加设计的 BSP



• 选择建立 Xilinx BSP, 作用是各种外设的软件驱动



BSP 的工程名字

硬件平台的工程名字

BSP 的名字1) Xilkernel-Xilinx 操作系统2) Standalone-BSP

点击” Finish” 按纽 , 进入下一个界面



点击” OK” 按纽 , 进入下一个界面



SDK 开始自动编译 BSP



BSP 的各种文件

下面将添加 SDK 自动生成的应用程序


实验二：添加 IP 到设计中-- 建立软件应用程序生成新的 C 工程



工程名字

选择生成外设测试应用程序



点击” Next” 按纽 , 进入下一个界面



选择该选项 , 使用已经存在的 BSP

点击” Finish” 按纽 , 进入下一个界面



应用程序的各种文件打开并分析该文件



• 调用存储器测试程序



• 32 位存储器测试 , 写 1k 的 32 位数据 0xAAAA5555, 然后读取操作

下面准备下载设计到芯片中

• 16 位存储器测试 , 写 2k 的 16 位数据 0xAA55, 然后读取操作

• 8 位存储器测试 , 写 4k 的 8 位数据 0xA5, 然后读取操作


实验二：添加 IP 到设计中-- 生成链接脚本文件

• 选择产生链接脚本文件


实验二：添加 IP 到设计中-- 生成链接脚本文件

程序各段的分配情况

定位产生 .ld 文件的路径

选择保存

选择生成

点击” Browse” 按纽


实验二：添加 IP 到设计中-- 工程的下载

产生比特流文件并且下载到板子上。在下载前，指令存储器（ FPGA 的 BRAM ）将被更新（使用 GNU 编译

器产生可执行的文件）。　　使用下面的步骤完成设计下载和结果的观察：

连接 Nexys3 的 USB 线连接到主机的 USB 口打开目标板的电源打开主机的超级终端（在 Windows 操作系统的开始

-> 所有程序 -> 附件 -> 通信下），并且配置其参数 , 使其波特

率 9600 ，数据位： 8 比特；无奇偶校验；一个停止位；无流

量控制。



• 选择编程 FPGA 选项



比特流文件块 RAM映射文件

选择软件应用程序 .elf 文件(即最终编译 \ 连接后的文件

点击” Program” 按纽 , 进入下一个界面



• 等待编程成功 , 在超级终端上观察结果 , 同时在 Nexys3板卡上操作按键和 DIP 开关 ,观察打印信息的变化 .

• 注意 :如果前面没有选择生成链接脚本文件 ,则需要选择 RUN->RUN,来运行程序 .


实验二：添加 IP 到设计中--debug 调试器的使用

选择该选项 , 打开调试器界面



点击” yes” 按钮



选择 Memory 标签

右健点击该区域

选择添加存储器监控点



外部 SRAM 的基地址 , 将其复制到



复制到这个地方

点击” OK” 按钮



这就是对存储器的访问结果

选择查看其它



单步 , 断点调试等都可以在此完成

何宾 Tel:13911127536 email:[email protected]

Documents

Transcript of 何宾 Tel:13911127536 email:[email protected]