MicroBlaze软核开发（二）：GPIO

实现功能：使用 MicroBlaze软核，配置GPIO用拨码开关控制LED灯

Vivado版本：2018.3

目录

引言

vivado部分：

一、配置GPIO

二、生成HDL文件编译

SDK部分：

一、导出硬件启动SDK

二、新建应用程序工程

三、编写程序代码

引言

        在“  MicroBlaze软核开发（一）：Hello World  ”中通过串口打印 Hello World 的例子成功跑通了 Microblaze 软核，对相关设计步骤作了一个介绍。本文将基于上一节的工程，继续介绍如何使用 Microblaze 软核，配置GPIO，用4个拨码开关对应控制4个LED灯。 

vivado部分：

一、配置GPIO

       （1）点击添加按钮，搜索GPIO，双击 AXI GPIO 添加IP ，如图所示

        （2）双击GPIO模块进行配置：因为要实现4个拨码开关对应控制4个LED灯，所以LED为4位输出，拨码开关为4位输入；又因为后续输入输出需要分开设置通道，故将GPIO1通道作为LED灯的4位输出，将GPIO2通道作为拨码快关的4位输入。

        （3）点击“运行自动连接”，勾选全部点击OK

        （4）点击“自动布局”，最后得到电路如下，右下角为添加的gpio部分，这里把 GPIO 模块的通道1引脚命名为“gpio_led”，把通道2引脚命名为“gpio_switch” (后面会用到，注意！)

二、生成HDL文件编译

        这一部分和 “  MicroBlaze软核开发（一）：Hello World  ” 中相同，不再赘述

        （1）到src栏右键设计块，生成HDL包装文件

        （2）依次进行：Run Synthesis 综合、Run implementation 部署 

        （3）再配置管脚：需要配置的管脚如图所示，根据开发板情况自行配置

        （4）最后 Generate Bitstream 生成比特流文件

SDK部分：

一、导出硬件启动SDK

         这一部分和 “  MicroBlaze软核开发（一）：Hello World  ” 中相同，不再赘述

        （1）File -> Export -> Export Hardware 导出硬件： 注意勾选“Include bitstream”再导出

        （2）File -> Launch SDK 启动SDK：保持默认点击OK。

二、新建应用程序工程

        （1）因为是基于（一）的工程进行，会发现已有hello的工程，这里打开该工程 bsp 文件夹（Board Support Package文件夹，封装了特定硬件平台如开发板、FPGA等所需的软件支持），再打开 system.mss 文件，里面会根据 Vivado 内的软核设计提供驱动程序 （Vivado给添加了uart和gpio，可以发现它就提供了uart 和 gpio 的驱动程序的工程模板），选择axi_gpio 的工程创建。

        （2）选择axi_gpio 的工程模板，他一共提供4个模板，这里选最基本的第一个即可。

        （3）打开生成的模板工程的.C文件，可以看到模板功能是使用 AXI GPIO 驱动 LED 灯，
其中LED灯为GPIO通道1的第0位

        （4）先分析运行模板的代码：（SDK中按住Ctrl再点击函数可以跳转查看函数定义，直接烧录并运行该模板程序的现象是LED的第0位循环亮灭）

/***************************** Include Files 包含头文件 *********************************/
#include "xparameters.h" 
#include "xgpio.h"
#include "xil_printf.h"/************************** Constant Definitions 常量定义 *****************************/
#define LED 0x01     //LED的gpio的方向：第0位为1
#define GPIO_EXAMPLE_DEVICE_ID  XPAR_GPIO_0_DEVICE_ID //获取的GPIO设备ID
#define LED_DELAY    10000000 //用于延时计数
#define LED_CHANNEL  1        //LED的gpio通道设为通道1/************************** Variable Definitions 变量定义 ****************************/
XGpio Gpio; //实例化XGpio名为GPIO/********************************** Main 主函数  *************************************/
int main(void)
{int Status;volatile int Delay;/**** GPIO初始化 ****/Status = XGpio_Initialize(&Gpio, GPIO_EXAMPLE_DEVICE_ID);if (Status != XST_SUCCESS) {xil_printf("Gpio Initialization Failed\r\n");return XST_FAILURE;}XGpio_SetDataDirection(&Gpio, LED_CHANNEL, ~LED); //设置LED的gpio方向，这里取反则仅第0位0，即只有第0位为输出/**** LED循环闪烁 ****/while (1) {XGpio_DiscreteWrite(&Gpio, LED_CHANNEL, LED);   for (Delay = 0; Delay < LED_DELAY; Delay++);    //延时XGpio_DiscreteClear(&Gpio, LED_CHANNEL, LED);for (Delay = 0; Delay < LED_DELAY; Delay++);    //延时}return XST_SUCCESS;
}

 三、编写程序代码

        因为要实现4个拨码开关对应控制4个LED灯，所以代码需要进行修改：需要添加拨码开关GPIO的通道2，并将LED的GPIO设为通道1、方向设为输出；将switch的GPIO设为通道2、方向设为输入：

/**************************** Include Files 包含头文件 ********************************/
#include "xparameters.h"
#include "xgpio.h"
#include "xil_printf.h"/************************** Constant Definitions 常量定义 ****************************/
#define LED 0x00  //LED的gpio的方向：低四位全0表示，即全为输出
#define SW  0x0f  //switch的gpio的方向：低四位全1表示，即全为输出#define GPIO_EXAMPLE_DEVICE_ID  XPAR_GPIO_0_DEVICE_ID //获取GPIO设备ID（如果有两个GPIO模块需要再加一个ID，这里只有一个XPAR_GPIO_0模块）#define LED_CHANNEL 1 //LED的gpio通道为通道1
#define SW_CHANNEL  2 //switch的gpio通道为通道2/************************** Variable Definitions 变量定义 ****************************/
XGpio Gpio; //实例化XGpio名为GPIO
u32 data;   //定义u32类型变量data/********************************** Main 主函数  *************************************/
int main(void)
{/*** GPIO初始化 ***/int Status;Status = XGpio_Initialize(&Gpio, GPIO_EXAMPLE_DEVICE_ID);if (Status != XST_SUCCESS) {xil_printf("Gpio Initialization Failed\r\n");return XST_FAILURE;}XGpio_SetDataDirection(&Gpio, LED_CHANNEL, LED);   //设置LED通道的方向为输出XGpio_SetDataDirection(&Gpio, SW_CHANNEL, SW);     //设置Switch通道的方向为输入while (1) {data = XGpio_DiscreteRead(&Gpio, SW_CHANNEL);  //将switch的GPIO输入数据读取到dataXGpio_DiscreteWrite(&Gpio, LED_CHANNEL, data); //data数据输出给led的GPIO}return XST_SUCCESS;
}

        （6）修改结束进行烧录，再运行该程序。效果为4个拨码开关可以对应控制4个LED灯，到此GPIO的配置与简单使用介绍结束。