ZYNQ+PetaLinux控制AXI GPIO实现LED灯亮灭

代码下载

https://github.com/qiweiii-git/qwi12_petaled

代码编译

1.在linux下使用./makeall.sh即可自动编译Vivado及PetaLinux工程。
如何使用linux自动编译工程请参考利用Linux自动编译Vivado工程
2.在Windows下打开Vivado，运行source run.tcl即可自动创建工程并编译。

0 应用需求

在Xilinx的PetaLinux中，以控制AXI GPIO的方式来控制LED灯亮灭。

1 PetaLinux安装

1.1 准备工作

PetaLinux工具要求主机系统 /bin/sh 为“bash”。使用sudo dpkg-reconfigure dash命令更改默认的shell /bin/sh（选择“否”）。
查看目前是dash还是bash命令：ls -l /bin/sh
安装库：

sudo apt-get install libssl-dev:i386 flex:i386 bison:i386 libselinux1:i386 libncurses5 libncurses5-dev libc6:i386 libstdc++6:i386 zlib1g:i386 libssl-dev tftpd tftp openbsd-inetd tofrodos:i386 iproute2:i386 gawk:i386 gcc net-tools:i386 zlib1g-dev:i386

1.2 PetaLinux安装

将安装文件（下载链接: https://pan.baidu.com/s/14aQF8kvf9_DELPji3momIw 提取码: n4ju）复制到Ubuntu中。
PetaLinux2015.4将会安装到/opt目录中。

sudo su 
chmod +x petalinux-v2015.4-final-installer.run 
./petalinux-v2015.4-final-installer.run /opt

2 Vivado硬件设计

2.1 系统框图

系统框图如下：

2.2 ZYNQ配置

2.2.1 UART配置

2.2.2 SD配置

2.2.3 DDR配置

2.3 AXI GPIO配置

AXI GPIO配置地址分配：

2.4 Block Design

Block Design

2.5 Top Design

将GPIO输出连接至顶层端口输出。
Top Design 并为LED端口分配管脚：

set_property PACKAGE_PIN M14 [get_ports LED]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports LED]

3 PetaLinux工程

3.1 新建工程

3.1.1 导出Vivado硬件描述文件
导出HDF
3.1.2 复制hdf及bit至工程目录
复制文件
3.1.3 新建PetaLinux工程

petalinux-create --type project --template zynq --name qwi12_petaled

新建工程

3.2 配置硬件信息

3.2.1 进入petalinux工程目录

cd qwi12_petaled

3.2.2 配置硬件信息

petalinux-config --get-hw-description ../

等待一定时间后出现配置页面
硬件信息配置无需任何改动，保存后退出。
等待一定时间后配置完成。
硬件配置完成

3.3 配置内核

petalinux-config -c kernel

等待一定时间后出现配置页面
内核配置无需任何改动，保存后退出。
内核配置完成

3.4 配置文件系统

petalinux-config -c rootfs

等待一定时间后出现配置页面
文件系统配置

3.5 编译

petalinux-build

等待一定时间后编译完成

3.6 合并BOOT文件

petalinux-package --boot --fsbl ./images/linux/zynq_fsbl.elf --fpga ../qwi12_petaled.bit --uboot --force

等待一定时间后合并完成
在images/linux中找到BOOT.BIN及image.ub，复制出来。

4 运行

4.1 启动

4.1.1 将SD卡格式化成FAT32格式

SD卡格式化

4.1.2 将BOOT.BIN及image.ub复制到SD卡中
复制BOOT.BIN
4.1.3 启动
设备上电后，通过UART打印启动信息

4.1.4 登陆

Login: root
Password: root

登陆完成：

4.2 LED控制

4.2.1 查看GPIO设备

ls /sys/class/gpio

在这里插入图片描述
4.2.2 查看GPIO控制器标签

cat /sys/class/gpio/gpiochip905/label

在这里插入图片描述显示该GPIO控制器地址为0x41100000，即是我们设计控制LED的GPIO控制器。而gpiochip906为PS端的GPIO控制器。

4.2.3 使能GPIO控制器

echo -n 905 > /sys/class/gpio/export

使能后GPIO设备就会多出gpio905
在这里插入图片描述
4.2.4 设置GPIO控制器方向为输出（默认为输入）

echo out > /sys/class/gpio/gpio905/direction

设置为输出方向后，LED才能被控制起来，由于GPIO控制器默认数值为0，硬件上设计低电平时LED亮，因此设置为输出方向后，LED即亮起来。
在这里插入图片描述
4.2.5 查看当前GPIO数值

cat /sys/class/gpio/gpio905/value

在这里插入图片描述当前GPIO值为0，LED亮。

4.2.6 控制GPIO来控制LED亮灭（1为灭，0为亮）

echo 1 > /sys/class/gpio/gpio905/value
echo 0 > /sys/class/gpio/gpio905/value

4.3 编译GPIO应用程序

编写GPIO应用程序，实现LED每隔1s切换一次状态，即1s亮1s灭。

int main()
{
    
    
   int value;
   int export;
   int direction;
   
   // export GPIO controller
   export = open("/sys/class/gpio/export", O_WRONLY);
   if (export < 0)
   {
    
    
      printf("Cannot open GPIO controller export\n");
      exit(1);
   }
   write(export, "905", 4);
   close(export);
   printf("GPIO controller export successfully\n");
   
   // Modify GPIO controller direction
   direction = open("/sys/class/gpio/gpio905/direction", O_RDWR);
   if (direction < 0)
   {
    
    
      printf("Cannot open GPIO controller direction\n");
      exit(1);
   }
   write(direction, "out", 4);
   close(direction);
   printf("GPIO controller direction changed to output successfully\n");
   
   // Modify GPIO controller value
   value = open("/sys/class/gpio/gpio905/value", O_RDWR);
   if (value < 0)
   {
    
    
      printf("Cannot open GPIO controller value\n");
      exit(1);
   }

   // Swap GPIO control value each 1 second
   while (1)
   {
    
    
      sleep(1);
      write(value,"1", 2);
      printf("GPIO controller value changed to 1 successfully\n");
      sleep(1);
      write(value,"0", 2);
      printf("GPIO controller value changed to 0 successfully\n");
   }
}

4.3.1 创建Petalinux App

petalinux-create -t apps --template c --name qwi12_petaled --enable

在这里插入图片描述
4.3.2 将GPIO应用程序代码复制到Petalinux App目录中

cp ../../software/qwi12_petaled.c components/apps/qwi12_petaled/

在这里插入图片描述
4.3.3 按照第三章中步骤编译Petalinux
4.3.4 将BOOT.BIN及image.ub复制到SD卡中
4.3.5 设备启动后执行GPIO应用程序，实现LED每隔1s切换一次状态

/bin/qwi12_petaled

在这里插入图片描述 4.3.6 将GPIO应用程序设置为上电自启动
修改Makefile

vi components/apps/qwi12_petaled/Makefile

在Makefile的install:中添加如下代码：

$(TARGETINST) -d -p 0755 qwi12_petaled /etc/init.d/qwi12_petaled 
$(TARGETINST) -s /etc/init.d/qwi12_petaled /etc/rc5.d/S99qwi12_petaled

设备上电后就会自动运行GPIO应用程序
在这里插入图片描述至此，在Petalinux中控制AXI GPIO来控制LED灯亮灭实验已完成。