ZYNQ FPGA自学笔记~点亮LED

一 ZYNQ FPGA简介

       ZYNQ FPGA主要特点是包含了完整的ARM处理系统，内部包含了内存控制器和大量的外设，且可独立于可编程逻辑单元，下图中的ARM内核为 ARM Cortex™-A9，ZYNQ FPGA包含两大功能块，处理系统Processing System（ps）和可编程逻辑Progarmmable Logic（pl），为了实现 ARM 处理器和FPGA之间的高速通信和数据交互，发挥 ARM 处理器和FPGA的性能优势，需要设计高效的片内高性能处理器与FPGA之间的互联通路。从zynq内部框图看ps与pl端的高速互联接口为Advanced eXtensible Interface（AXI）。

                                                图：zynq fpga xc7z020内部框图

二 通过pl点亮LED灯

1 硬件电路

zynq fpga 为xc7z020,电路如下图所示，点亮led1~led4，与PL端连接的为M14,M15,K16,J16，PL_GCLK为50M的时钟源。

                                                                   图：硬件原理图

2 vivado工程

vivado版本为2017.4。

安装包直接在官网下载：https://china.xilinx.com/support/download/index.html/content/xilinx/zh/downloadNav/vivado-design-tools/archive.html

license文件：

链接：https://pan.baidu.com/s/1mlVilCib8T-KzS6U1Ufytw?pwd=4kc3

提取码：4kc3

操作过程主要是：

新建工程→创建led.v文件→生成管脚xdc文件→综合在xdc中增加时序约束→生成bit文件

2.1 点亮led的verilog

代码如下：

module led(

    input sys_clk,

    input rst_n,

    output reg [3:0] led

    );       // 定义wire型1位变量sys_clk、rst_n，4位寄存器变量led

reg[31:0] timer_cnt;    // 定义wire型32位的timer_cnt

//always语句，sys_clk上升沿或rst_n下降沿时为真。

always@(posedge sys_clk or negedge rst_n)

begin   // begin内语句顺序赋值

    if (!rst_n)

    begin

        led <= 4'd0 ;     // <=为非阻塞赋值，可以理解并行赋值，不受上下语句的影响。

        timer_cnt <= 32'd0 ;

    end

    else if(timer_cnt >= 32'd49_999_999)

    begin

        led <= ~led;

        timer_cnt <= 32'd0;

    end

    else

    begin

        led <= led;

        timer_cnt <= timer_cnt + 32'd1;

    end

   

end

Instantiate ila in source file

//ila ila_inst(

//  .clk(sys_clk),

//  .probe0(timer_cnt),

//  .probe1(led)

//  );

endmodule

由系统时钟50M，计数到49999999翻转LED，也就以1s的间隔亮灭LED。

IO的配置如下图所示：

                                                                       图：点亮LED的io配置

生成的原理图：

                                                                                           图：点亮LED的逻辑原理图

2.2 vivado仿真

仿真文件：

module vtf_led_test;

// Inputs

reg sys_clk;

reg rst_n ;

// Outputs

wire [3:0] led;

// Instantiate the Unit Under Test (UUT)

led uut (

    .sys_clk(sys_clk),  

    .rst_n(rst_n),

    .led(led)

 );

initial

begin

// Initialize Inputs

    sys_clk = 0;

    rst_n = 0 ;

    #1000 ;

    rst_n = 1;

end

//Create clock

always #10 sys_clk = ~ sys_clk; 

endmodule

仿真结果：

可以看到在1s的位置led1~led4电平有翻转。

                                                            图：仿真的波形

完整的点亮LED工程：

链接：https://pan.baidu.com/s/19WJav9AoM_YqfZWq-V-_Xw?pwd=mwgu

提取码：mwgu

三 烧录pl程序到flash