Xilinx火龙果学习笔记(1)---初识火龙果

Xilinx火龙果学习笔记(1)—初识火龙果

短学期很快结束，学习了一些Xilinx的火龙果的操作，并应用做了一个家居报警系统，也算是大概熟悉了这个玩意吧，对这种双核模式还是比较感兴趣的。在这里做一些记录，以备后用。

1. 首先火龙果是双核片上系统，即FPGA+CPU=ALL Programmable System-on-chip(Soc)：将一个计算机系统集成到单芯片中的结构，包含 ARM CPU 核，高级微控制器总线结构（Advanced Micro-controller Bus Architecture AMBA）以及用于和不同外设连接的物理 IP 核;

2. IP核是具有知识产权核的集成电路芯核总称，是经过反复验证过的、具有特定功能的宏模块，与芯片制造工艺无关，可以移植到不同的半导体工艺中。参考：http://www.cnblogs.com/lifan3a/articles/4229952.html

   • IP 硬核：硬核在 EDA 设计领域指经过验证的设计版图；具体在FPGA 设计中指布局和工艺固定、经过前端和后端验证的设计，设计人员不能对其修改。
   • IP 软核：软核在 EDA 设计领域指的是综合之前的寄存器传输级(RTL) 模型；具体在 FPGA 设计中指的是对电路的硬件语言描述，包括逻辑描述、网表和帮助文档等。软核只经过功能仿真，需要经过综合以及布局布线才能使用。用户可修改，灵活度高。（一般软核使用的多，灵活可修改）

3. PS(Processing System): 基于 ARM 多核处理器的处理系统，即ARM处理器部分；

   PL(Programmable logic): 基于 Xilinx 可编程逻辑资源的可编程逻辑系统，即FPGA部分。

4. • AXI介绍： 参考资料： http://xilinx.eetrend.com/blog/7320
   • AXI全称Advanced eXtensible Interface，是Xilinx从6系列的FPGA开始引入的一个接口协议，主要描述了主设备和从设备之间的数据传输方式。在ZYNQ中继续使用，版本是AXI4，所以我们经常会看到AXI4.0，ZYNQ内部设备都有AXI接口。其实AXI就是ARM公司提出的AMBA（Advanced Microcontroller Bus Architecture）的一个部分，是一种高性能、高带宽、低延迟的片内总线，也用来替代以前的AHB和APB总线。
   • AXI协议严格的讲是一个点对点的主从接口协议，当多个外设需要互相交互数据时，我们需要加入一个AXI Interconnect模块，也就是AXI互联矩阵，作用是提供将一个或多个AXI主设备连接到一个或多个AXI从设备的一种交换机制（有点类似于交换机里面的交换矩阵）。Xilinx为我们提供了实现这种互联矩阵的IP核axi_interconnect_1，在前面的例子中，我们在XPS中可以看到。这个IP核最多可以支持16个主设备、16个从设备，如果需要更多的接口，可以多加入几个IP核。
   • ZYNQ中的AXI接口共有9个，主要用于PS与PL的互联；PL与PL部分通信所使用的总线就是AXI总线

5. zynq有三种GPIO：MIO、EMIO、AXI_GPIO。其中MIO和EMIO是直接挂在PS上的GPIO，而AXI_GPIO是通过AXI总线挂在PS上的GPIO上。

   • 首先、MIO在zynq上的管脚是固定的，而EMIO，是通过PL部分扩展的，所以使用EMIO时候需要在约束文件中分配管脚，所以设计EMIO的程序时，需要生成PL部分的bit文件，烧写到FPGA中。
   • 其次、由下图可以看出MIO共占54bit，而EMIO占64bit。其中MIO占用IO号为0-53。而EMIO占用IO号为54-117。
   • 再者、无论是EMIO还是MIO都属于PS上的IO，直接由PS操作。在调用头文件，只调用#include “xgpiops.h”即可，而在调用AXI_GPIO时，则需要#include “xgpio.h”。

6. 在redpedia的演示代码，xgpiops.h中有很多关于gpio函数的定义：
   

7. GPIO的相关信号被分为了4个bank（组），bank0与bank1为MIO信号，bank2与bank3为EMIO信号，MIO具有54根三态GPIO引脚，EMIO可以达到192根信号，64根输入，128根输出。由XILINX的官方文件还可以看出，EMIO是与PL部分直接相连的。

8. EMIO是ZYNQ-7000中的一个新概念，全称是Extendable MIO，即可扩展的MIO。而MIO全称Multiplexed IO，也就是复用IO。我们从Xilinx的一些资料可以得知MIO的数量有限，而且已经将其地址分配给了PS部分已有的一些外设资源，这个分配工作由软件去做。而这个EMIO就是用来对有限的MIO做扩展的。

9. EMIO也是我们从PL部分访问PS部分IOP的一个途径，不过相比总线，EMIO的速度会慢一点，但是它的灵活性却会更高一些。

10. 另外，老师也承认火龙果这个板子资料太少，不是很好用。但强烈推荐我们好好研究一下它的架构。有空再看。