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基于AXI4的可编程SoC系统设计 (下) 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
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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。
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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。
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --设计结构原理
ILMB DLMB Microblaze LMB BRAM CNTLR AXI-Lite M_AXI _DP GPIO UART MDM MBDEBUG JTAG DIP PUSH RS-232 MY IP 低通滤波器 这就是本实验要完成的部分 使用BSB建立的最小系统结构
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --设计目标
设计一个脉冲宽度调制（Pulse-Width Modulation, PWM）控制器IP核, 通过该控制器连接到板上的低通滤 波器，产生下面的三种信号： 正弦信号； 三角信号； 方波信号；
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --设计原理
化规律 MicroBlaze AXI-LITE PWM_IP 寄 存 器 控 制 逻 辑 低通滤波器 LPF
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 -- PWM实现原理
#include "stdafx.h" #include "math.h" #define N 64 int main() { float y; int i; unsigned j; for(i=0;i<N;i++) y=sin((( *2)/N)*i); j=(int)(y* ); printf("%x\n",j); } return 0; 生成正弦查找表
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --打开前面的设计
在开始这个实验以前,先建立一个lab5的目录,将刚 才lab1下所有的文件复制到新建的lab5目录下. 这个实验基于lab1前面的设计实现,设计并添加定制 IP到设计中,并对其进行测试.
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --打开前面的设计
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。
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --打开前面的设计
打开已经存在的工程, 选择该选项 点击”OK”按纽
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --打开前面的设计
定位到所在目录的system.xmp文件 然后点击“Open”按纽
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --定制PWM IP核
选择”创建或导入外设“
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --定制PWM IP核
点击“Next”按钮
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --定制PWM IP核
选择创建新外设模版 点击“Next”按钮
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --定制PWM IP核
点击“Next”按钮
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --定制PWM IP核
点击“Next”按钮
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --定制PWM IP核
选择接口AXI4-LITE 点击“Next”按钮
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --定制PWM IP核
选中：用户逻辑软件寄存器 不选中 点击“Next”按钮 你需要实现的部分
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --定制PWM IP核
对寄存器的读写控制 寄存器的个数，根据实际需要使用的情况设置 点击“Next”按钮
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --定制PWM IP核
点击“Next”按钮
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --定制PWM IP核
点击“Next”按钮
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --定制PWM IP核
产生ISE工程 生成软件驱动 点击“Next”按钮
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --定制PWM IP核
点击“Finish”按钮
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --定制PWM IP核
所创建的IP核已经添加到IP库中 位置在工程目录下的pcores目录中
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --定制PWM IP核
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --定制PWM IP核
点击“Yes”按钮，同意将其添加到设计中
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --定制PWM IP核
使用默认设置，并点击“OK”按钮
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --添加PWM IP核
选择使用XPS自动总线连接和存储空间分配 点击“OK”按钮
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --添加PWM IP核
选择总线接口标签 自动将其连接到axi4lite_0
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --添加PWM IP核
选择地址标签 自动进行存储空间分配
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --添加PWM IP核
选择总线接口标签 选中pwm_ip,右击鼠标 选择View MPD文件
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --添加PWM IP核
保存修改后的文件
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --添加PWM IP核
选择总线接口标签 选中pwm_ip,右击鼠标 选择Browse HDL Source…
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --添加PWM IP核
选择user_logic.vhd 点击“打开”按纽
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --添加PWM IP核
用HDL语言,添加pwm端口
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --添加PWM IP核
正弦查找表深度63, 宽度8位(由正弦 生成C语言得到) 状态声明 内部时钟声明
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --添加PWM IP核
分频器模块,用于产生用于生成pwm波的分频时钟div_clk 寄存器slv_reg1的内容为0时,计数器值为0; 产生分频时钟, 分频因子由slv_reg0给出
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --添加PWM IP核
状态机用于生成和正弦 波变化对应的pwm波 Pwm的输出为高‘1’； 当计数值小于ROM(i)时，计数继续；否则进入下一个状态 当计数值小于255时，pwm输出为‘0’； 否则，i+1，准备找ROM表中的下一个值，pwm_count值复位。进入初始状态 保存修改后的文件
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --添加PWM IP核
选择总线接口标签 选中pwm_ip,右击鼠标 选择Browse HDL Source…
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --添加PWM IP核
选择pwm_ip.vhd 点击“打开”按纽
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --添加PWM IP核
用HDL语言,添加pwm端口
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --添加PWM IP核
用HDL语言,添加PWM端口映射 保存修改后的文件
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --添加PWM IP核
选择该选项,使变化生效
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --添加PWM IP核
选择端口标签 展开pwm_ip_0 下拉框下选择make External, 表示该网络将连接到FPGA 物理引脚上
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --添加PWM IP核
选择端口标签 新生成的外部端口名字 pwm_ip_0_PWM_pin
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --添加PWM IP核
选择system.ucf文件 添加pwm_ip_0_PWM_pin引脚约束
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --生成网表
下一步,选择这个, 产生网表 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.
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --生成网表
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.
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --更新比特流
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.
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --建立软件应用程序
选择输出硬件到SDK
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --建立软件应用程序
选择输出和打开 SDK软件
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --建立软件应用程序
定位路径到当前的 工程窗口 点击“OK”按纽, 进入下一个界面
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --建立软件应用程序
删除lab1建立的BSP 和应用程序工程 下面将添加设计的BSP
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --建立软件应用程序
选择建立Xilinx BSP, 作用是各种外设的软件驱动
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --建立软件应用程序
BSP的工程名字 硬件平台的工程名字 BSP的名字 Xilkernel-Xilinx操作系统 Standalone-BSP 点击”Finish”按纽, 进入下一个界面
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --建立软件应用程序
点击”OK”按纽, 进入下一个界面
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --建立软件应用程序
SDK开始自动编译BSP
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --建立软件应用程序
BSP的各种文件 下面将添加SDK自动生成的 应用程序
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --建立软件应用程序
生成新的C工程
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --建立软件应用程序
工程名字 选择空的应用工程
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --建立软件应用程序
点击”Next”按纽, 进入下一个界面
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --建立软件应用程序
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
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --添加定制IP的软件驱动到BSP中
选择该选项,打开目录管理
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --添加定制IP的软件驱动到BSP中
点击”New”按钮 定位到当前的目录下 点击”确定”按钮
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --添加定制IP的软件驱动到BSP中
添加到搜索路径中 重新扫描路径 点击”ok”按钮
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --添加定制IP的软件驱动到BSP中
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --添加定制IP的软件驱动到BSP中
选择standalone_bsp_0 点击”OK”按钮
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --添加定制IP的软件驱动到BSP中
选择drivers 选择pwm_ip_0 下拉框中选择pwm_ip 点击”OK”按钮
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --添加定制IP的软件驱动到BSP中
错误提示
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --添加定制IP的软件驱动到BSP中
找到打开该文件
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --添加定制IP的软件驱动到BSP中
添加此行代码,并保存
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --添加定制IP的软件驱动到BSP中
添加此行代码,并保存 选择,并打开该文件
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --导入应用工程文件
选择”Import”选项
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --导入应用工程文件
选择“general”,并展开 选择“File System” 点击“Next”按钮
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --导入应用工程文件
点击“Browse”按钮 定位到导入文件所在的文件夹 点击“确定”按钮
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --导入应用工程文件
选中pwm_test.c文件 选中”Browse”按钮，定位要导入文件的位置
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --导入应用工程文件
选中empty_application_0 选中src 点击“OK”按钮
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --导入应用工程文件
导入文件的文件夹 点击“Finish”按钮
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --导入应用工程文件
文件已经被导入到设计中 修改PWM的周期和使能/禁止其工作
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --生成链接脚本文件
选择产生链接脚本文件
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --生成链接脚本文件
点击”Browse”按纽 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
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --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。
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --工程的下载
选择编程 FPGA选项
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --工程的下载
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
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实验五：定制PWM IP并添加到设计中 --工程的下载
等待编程成功,在示波器上观察结果，看结果. 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.
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