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Vivado - JTAG to AXI Master (GPIO、IIC、HLS_IP)

目录

1. 简介

2. JTAG to AXI Master

2.1 添加 IP Core

2.2 基本TCL命令

2.2.1 复位 JTAG-to-AXI Master

2.2.2 创建并运行写入传输事务

2.2.3 创建并运行读取传输事务

2.2.4 命令列表

2.3 帮助信息

2.4 创建TCL读写程序

2.4.1 Read proc

2.4.2 Write proc

2.4.3 创建复杂过程

3. 示例 

3.1 AXI-GPIO IP Core

3.1.1 寄存器描述

3.1.2 操作示例

3.2 AXI IIC IP Core

3.2.1 AXI IIC 寄存器描述

3.2.2 操作示例

3.3 驱动 HLS IP

3.3.1 HLS 代码

3.3.2 寄存器描述

3.3.3 操作示例

4. 总结


1. 简介

本文分享 JTAG to AXI Master IP Core 的使用教程。

此 IP 用于 AXI 接口向设计输入数据,或者读取数据。通过 Tcl 控制台编写命令来驱动此 IP,通过 JTAG 即可进行操作,而这个 IP 则在 AXI 端口上驱动 AXI 事务。由于这个核心没有自己的地址空间,它对所有从 JTAG 生成的 AXI 事务都是透明的。

与 Vivado 逻辑分析器一起,此 IP 可以用作 AXI 系统调试和测试工具。

IP Feature:

  • 最大工作频率为 200MHz
  • 协议支持:
    • AXI4
    • AXI4-Lite
  • 地址宽度: 32 位或者 64 位
  • ID 宽度支持最多四位,允许用户定义 ID 信号
  • AXI4-Lite 数据宽度为 32 位
  • AXI4 数据宽度为 32 位或者 64 位
  • 支持所有内存映射AXI接口事务,包括:
    • 突发类型 - INCR(增量)、FIXED(固定)和WRAP(环绕)
    • 突发长度:
      • 对于INCR和FIXED为1到256
      • 对于WRAP为2、4、8和16
  • 支持缓存信号
  • 硬件调试运行时 Tcl 控制台控制同时读/写操作

2. JTAG to AXI Master

2.1 添加 IP Core

1). 添加 JTAG to AXI Master v1.2 IP Core:

 

2). 下载 bitstream 后,可以看到该调试核: 

2.2 基本TCL命令

2.2.1 复位 JTAG-to-AXI Master

在创建并发出传输事务之前执行:

reset_hw_axi [get_hw_axis hw_axi_1]

2.2.2 创建并运行写入传输事务

create_hw_axi_txn                       \write_txn [get_hw_axis hw_axi_1]      \-type WRITE                         \-address 4000_0000                  \-len 4                              \-data {11111111_22222222_33333333_44444444} \-forcerun_hw_axi [get_hw_axi_txns write_txn]
  • write_txn,用户定义的传输事务名称
  • [get_hw_axis hw_axi_1] ,返回 hw_axi_1 对象
  • -address 40000000 是起始地址
  • -len 1,会将 AXI 突发长度设置为 1 个字
  • -data {11111111_22222222_33333333_44444444},“-data”方向为左侧 LSB(即,地址 0)和右侧 MSB(即,地址 3)

2.2.3 创建并运行读取传输事务

create_hw_axi_txn                       \read_txn [get_hw_axis hw_axi_1]       \-type READ                          \-address 4000_0000                  \-len 2                              \-forcerun_hw_axi [get_hw_axi_txns read_txn]---
INFO: [Labtoolstcl 44-481] READ DATA is: 0000000000000003
  • read_txn,用户定义的传输事务名称
  • [get_hw_axis hw_axi_1] ,返回 hw_axi_1 对象
  • -address 4000_0000 是起始地址
  • -len 2,会将 AXI 突发长度设置为 2 个字
  • INFO 为读取到的数据。

2.2.4 命令列表

| Tcl 命令             | 描述
|----------------------|------------------------------------------------------------------
| create_hw_axi_txn    | 创建硬件 AXI 传输事务对象。
| delete_hw_axi_txn    | 删除硬件 AXI 传输事务对象。
| get_hw_axi_txns      | 获取硬件 AXI 传输事务对象列表。
| get_hw_axis          | 获取硬件 AXI 对象列表。
| refresh_hw_axi       | 刷新硬件 AXI 对象状态。
| report_hw_axi_txn    | 报告已格式化的硬件 AXI 传输事务数据。
| reset_hw_axi         | 复位硬件 AXI 核状态。
| run_hw_axi           | 在对应 hw_axi 对象中运行硬件 AXI 读写传输事务并更新传输事务状态。

2.3 帮助信息

查看帮助信息

create_hw_axi_txn -help
---
Description: 
Create hardware AXI transaction objectSyntax: 
create_hw_axi_txn  [-address <arg>] [-data <arg>] [-size <arg>] -type <arg>[-len <arg>] [-burst <arg>] [-cache <arg>] [-id <arg>][-force] [-quiet] [-verbose] <name> <hw_axi>Returns: 
New hardware AXI transaction object.Usage: Name        Description-----------------------

2.4 创建TCL读写程序

2.4.1 Read proc

proc read {address} {# 移除地址中的 "0x" 前缀(如果存在)和任何下划线set address [string map {"0x" "" "_" ""} $address]# 创建读事务create_hw_axi_txn -quiet -force rd_tx [get_hw_axis hw_axi_1] -address $address -len 1 -type readrun_hw_axi -quiet rd_txreturn 0x[get_property DATA [get_hw_axi_txn rd_tx]]
}

使用说明:

read 0x4000_0000
---
0x00000001

2.4.2 Write proc

proc write {address value} {# 移除地址中的 "0x" 前缀(如果存在)和任何下划线set address [string map {"0x" "" "_" ""} $address]# 创建写事务create_hw_axi_txn -quiet -force wr_tx [get_hw_axis hw_axi_1] -address $address -data $value -len 1 -type writerun_hw_axi -quiet wr_tx
}

使用说明:

write 0x4000_0000 0x0000_0003

错误提示:

ERROR: [Labtoolstcl 44-224] Invalid option value 'wr_tx' specified for 'hw_axi_txns'.

原因:write 0x4000_0000 0x0000_00003,第二个参数多了一位。

2.4.3 创建复杂过程

创建复杂过程,调用 2.4.2 Write proc 中定义的写过程,实现 LED 闪烁。

proc test_gpio {gpio} {while {1} {write $gpio 0x0000_0003after 1000write $gpio 0x0000_0000after 1000}
}test_gpio 0x4000_0000

3. 示例 

3.1 AXI-GPIO IP Core

3.1.1 寄存器描述

AXI GPIO 寄存器描述

| Address Space Offset | Register Name | Access Type | Default Value | Description
|----------------------|---------------|-------------|---------------|------------------------------------------
| 0x0000               | GPIO_DATA     | R/W         | 0x0           | Channel 1 AXI GPIO Data Register.
| 0x0004               | GPIO_TRI      | R/W         | 0x0           | Channel 1 AXI GPIO 3-state Control Register.
| 0x0008               | GPIO2_DATA    | R/W         | 0x0           | Channel 2 AXI GPIO Data Register.
| 0x000C               | GPIO2_TRI     | R/W         | 0x0           | Channel 2 AXI GPIO 3-state Control.
| 0x011C               | GIER          | R/W         | 0x0           | Global Interrupt Enable Register.
| 0x0128               | IP IER        | R/W         | 0x0           | IP Interrupt Enable Register (IP IER).
| 0x0120               | IP ISR        | R/TOW       | 0x0           | IP Interrupt Status Register.

 AXI GPIO 三态寄存器描述

| Bits                | Field Name | Access Type | Reset Value          | Description
|---------------------|------------|-------------|----------------------|----------------------
| [GPIOx_Width-1:0]   | GPIOx_TRI  | Read/Write  | Default Tri State    |0 = output, 1 = input.

3.1.2 操作示例

见 2.2 基本TCL命令。

proc write {address value} {set address [string range $address 2 [expr {[string length $address]-1}]]create_hw_axi_txn -quiet -force wr_tx [get_hw_axis hw_axi_1] -address $address -data $value -len 1 -size 32 -type writerun_hw_axi -quiet wr_tx
}write 0x4000_0004 0x0000_0000 # 设置 GPIO 为输出
write 0x4000_0000 0x0000_0003 # 设置 GPIO 状态。

3.2 AXI IIC IP Core

3.2.1 AXI IIC 寄存器描述

| Address Space Offset | Register Name   | Description                                              |
|----------------------|-----------------|----------------------------------------------------------|
| 01Ch                 | GIE             | Global Interrupt Enable Register                         |
| 020h                 | ISR             | Interrupt Status Register                                |
| 028h                 | IER             | Interrupt Enable Register                                |
| 040h                 | SOFTR           | Soft Reset Register                                      |
| 100h                 | CR              | Control Register                                         |
| 104h                 | SR              | Status Register                                          |
| 108h                 | TX_FIFO         | Transmit FIFO Register                                   |
| 10Ch                 | RX_FIFO         | Receive FIFO Register                                    |
| 110h                 | ADR             | Slave Address Register                                   |
| 114h                 | TX_FIFO_OCY     | Transmit FIFO Occupancy Register                         |
| 118h                 | RX_FIFO_OCY     | Receive FIFO Occupancy Register                          |
| 11Ch                 | TEN_ADR         | Slave Ten Bit Address Register                           |
| 120h                 | RX_FIFO_PIRQ    | Receive FIFO Programmable Depth Interrupt Register       |
| 124h                 | GPO             | General Purpose Output Register                          |
| 128h                 | TSUSTA          | Timing Parameter Register                                |
| 12Ch                 | TSUSTO          | Timing Parameter Register                                |
| 130h                 | THDSTA          | Timing Parameter Register                                |
| 134h                 | TSUDAT          | Timing Parameter Register                                |
| 138h                 | TBUF            | Timing Parameter Register                                |
| 13Ch                 | THIGH           | Timing Parameter Register                                |
| 140h                 | TLOW            | Timing Parameter Register                                |
| 144h                 | THDDAT          | Timing Parameter Register                                |

3.2.2 操作示例

3.3 驱动 HLS IP

3.3.1 HLS 代码

功能:使用 ap_ctrl_hs 协议,控制接口使用 AXI_Llite。

启动该 HLS IP 后,内部代码执行一次,即 led_state 翻转,并传递给 led 顶层接口。

#include <ap_int.h>void blink_counter(ap_uint<1> *led)
{
#pragma HLS INTERFACE mode=ap_none 	 port=led register
#pragma HLS INTERFACE mode=s_axilite port=returnstatic ap_uint<1> led_state = 0;led_state = ~led_state;*led = led_state;
}

* REGISTER
+-----------+---------+----------+
| Interface | Mode    | Bitwidth |
+-----------+---------+----------+
| led       | ap_none | 1        |
+-----------+---------+----------+* TOP LEVEL CONTROL
+-----------+------------+-----------+
| Interface | Type       | Ports     |
+-----------+------------+-----------+
| ap_clk    | clock      | ap_clk    |
| ap_rst_n  | reset      | ap_rst_n  |
| interrupt | interrupt  | interrupt |
| ap_ctrl   | ap_ctrl_hs |           |
+-----------+------------+-----------+

3.3.2 寄存器描述

// ==============================================================
// control
// 0x0 : Control signals
//       bit 0  - ap_start (Read/Write/COH)
//       bit 1  - ap_done (Read/COR)
//       bit 2  - ap_idle (Read)
//       bit 3  - ap_ready (Read/COR)
//       bit 7  - auto_restart (Read/Write)
//       bit 9  - interrupt (Read)
//       others - reserved
// 0x4 : Global Interrupt Enable Register
//       bit 0  - Global Interrupt Enable (Read/Write)
//       others - reserved
// 0x8 : IP Interrupt Enable Register (Read/Write)
//       bit 0 - enable ap_done interrupt (Read/Write)
//       bit 1 - enable ap_ready interrupt (Read/Write)
//       others - reserved
// 0xc : IP Interrupt Status Register (Read/COR)
//       bit 0 - ap_done (Read/COR)
//       bit 1 - ap_ready (Read/COR)
//       others - reserved
// (SC = Self Clear, COR = Clear on Read, TOW = Toggle on Write, COH = Clear on Handshake)

3.3.3 操作示例

1)构建 Block Design 原理图

2)配置 AXI 总线地址

3)烧写 bitstream 后,即可控制该 HLS IP。

proc write {address value} {set address [string range $address 2 [expr {[string length $address]-1}]]create_hw_axi_txn -quiet -force wr_tx [get_hw_axis hw_axi_1] -address $address -data $value -len 1 -size 32 -type writerun_hw_axi wr_tx
}write 0x0000_0000 0x0000_0001

4. 总结

  • JTAG to AXI Master 功能简介
  • 在 Vivado 中添加该 IP
  • 基本 TCL 操作命令
  • 三个示例
    • 通过 JTAG to AXI 控制 AXI GPIO
    • 通过 JTAG to AXI 控制 AXI IIC
    • 通过 JTAG to AXI 控制 HLS IP Core

参考列表:

1)UG908

Programming and Debugging (UG908)icon-default.png?t=O83Ahttps://docs.amd.com/r/en-US/ug908-vivado-programming-debugging/Hardware-System-Communication-Using-the-JTAG-to-AXI-Master-Debug-Core2)Xilinx Wiki - JTAG to AXI

Xilinx Wiki - JTAG to AXIicon-default.png?t=O83Ahttps://xilinx-wiki.atlassian.net/wiki/spaces/A/pages/64488613/Using+the+JTAG+to+AXI+to+test+Peripherals+in+Zynq+Ultrascale

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label-studio的使用教程(导入本地路径)

文章目录 1. 准备环境2. 脚本启动2.1 Windows2.2 Linux 3. 安装label-studio机器学习后端3.1 pip安装(推荐)3.2 GitHub仓库安装 4. 后端配置4.1 yolo环境4.2 引入后端模型4.3 修改脚本4.4 启动后端 5. 标注工程5.1 创建工程5.2 配置图片路径5.3 配置工程类型标签5.4 配置模型5.…...

rknn优化教程(二)

文章目录 1. 前述2. 三方库的封装2.1 xrepo中的库2.2 xrepo之外的库2.2.1 opencv2.2.2 rknnrt2.2.3 spdlog 3. rknn_engine库 1. 前述 OK&#xff0c;开始写第二篇的内容了。这篇博客主要能写一下&#xff1a; 如何给一些三方库按照xmake方式进行封装&#xff0c;供调用如何按…...

C++:std::is_convertible

C++标志库中提供is_convertible,可以测试一种类型是否可以转换为另一只类型: template <class From, class To> struct is_convertible; 使用举例: #include <iostream> #include <string>using namespace std;struct A { }; struct B : A { };int main…...

React Native 导航系统实战(React Navigation)

导航系统实战&#xff08;React Navigation&#xff09; React Navigation 是 React Native 应用中最常用的导航库之一&#xff0c;它提供了多种导航模式&#xff0c;如堆栈导航&#xff08;Stack Navigator&#xff09;、标签导航&#xff08;Tab Navigator&#xff09;和抽屉…...

Xshell远程连接Kali(默认 | 私钥)Note版

前言:xshell远程连接&#xff0c;私钥连接和常规默认连接 任务一 开启ssh服务 service ssh status //查看ssh服务状态 service ssh start //开启ssh服务 update-rc.d ssh enable //开启自启动ssh服务 任务二 修改配置文件 vi /etc/ssh/ssh_config //第一…...

智慧工地云平台源码,基于微服务架构+Java+Spring Cloud +UniApp +MySql

智慧工地管理云平台系统&#xff0c;智慧工地全套源码&#xff0c;java版智慧工地源码&#xff0c;支持PC端、大屏端、移动端。 智慧工地聚焦建筑行业的市场需求&#xff0c;提供“平台网络终端”的整体解决方案&#xff0c;提供劳务管理、视频管理、智能监测、绿色施工、安全管…...

React19源码系列之 事件插件系统

事件类别 事件类型 定义 文档 Event Event 接口表示在 EventTarget 上出现的事件。 Event - Web API | MDN UIEvent UIEvent 接口表示简单的用户界面事件。 UIEvent - Web API | MDN KeyboardEvent KeyboardEvent 对象描述了用户与键盘的交互。 KeyboardEvent - Web…...

css的定位(position)详解:相对定位 绝对定位 固定定位

在 CSS 中&#xff0c;元素的定位通过 position 属性控制&#xff0c;共有 5 种定位模式&#xff1a;static&#xff08;静态定位&#xff09;、relative&#xff08;相对定位&#xff09;、absolute&#xff08;绝对定位&#xff09;、fixed&#xff08;固定定位&#xff09;和…...

EtherNet/IP转DeviceNet协议网关详解

一&#xff0c;设备主要功能 疆鸿智能JH-DVN-EIP本产品是自主研发的一款EtherNet/IP从站功能的通讯网关。该产品主要功能是连接DeviceNet总线和EtherNet/IP网络&#xff0c;本网关连接到EtherNet/IP总线中做为从站使用&#xff0c;连接到DeviceNet总线中做为从站使用。 在自动…...

根据万维钢·精英日课6的内容,使用AI(2025)可以参考以下方法:

根据万维钢精英日课6的内容&#xff0c;使用AI&#xff08;2025&#xff09;可以参考以下方法&#xff1a; 四个洞见 模型已经比人聪明&#xff1a;以ChatGPT o3为代表的AI非常强大&#xff0c;能运用高级理论解释道理、引用最新学术论文&#xff0c;生成对顶尖科学家都有用的…...