Xilinx Vivado的使用详细介绍（5）：调用用户自定义封装的IP核

Zedboard OLED Display Controller IP v1

介绍                                                                                                                                

Author:zhangxianhe

本文档提供了快速添加，连接和使用ZedboardOLED v1.0 IP内核的说明。运行在ARM处理器系统上的测试应用程序用于通过其驱动程序的功能与IP进行通信。 Vivado设计套件被用作开发环境。硬件验证是在Zedboard上完成的，然而，这个IP可以很容易地应用于其他主板或嵌入式系统。

平台

硬件：Zedboard xc7z020clg484-1

软件：Vivado 2016.3（适用于Vivado 2015.4及以上）

过程

A- Creating a project in Vivado to target the Zedboard

1.      双击Vivado2016.3 启动Vivado；

2.      双击Create New Project来新建一个工程，点击Next； 

3.      在下一个窗口中输入“test_oled”作为项目名称，项目文件指定存储在 “D:/oled_test”的目录下，勾选Create project subdirectory，点击Next；

 

4.      接下来，指定项目类型，使用默认选择的RTL Project，并勾选Do not specify sources at this time。RTL代表寄存器传送语言（Register Transfer Language），通过选择这个选项，我们可以在以后灵活地添加/修改源文件，点击Next；

 

5.      接下来，指定要测试项目的电路板，选择Zedboard Zynq Evaluation and Development Kit，点击Next然后Finish完成；

 

 

“新建项目”向导将关闭，刚刚创建的项目将在Vivado中打开。

B- Creating the ARM processor system using the IP Integrator.

1.      单击Vivado左上方的Project Manager中的Create Block Design；

2.      输入模块的名称，然后单击OK，对于这个例子，使用名称：system； 

 

3. 点击OK后，将会在Vivado中显示一个空白框图视图图形用户界面。在图中，我们将添加所需的硬件块系统。

4. 现在，我们将添加包含ARM处理器的ZYNQ7 Processing System块通过启动Add IP向导来完成，或者可以在程序框图空白处右击选择Add IP..，IP目录窗口将会出现，显示在这个设计中添加所有可能的IP；

    向下滚动到底部或使用关键字zynq进行搜索，双击ZYNQ7 Processing System。 ZYNQ7处理系统块已被放置在框图视图中。程序框图中显示的端口由目标开发板指定的该块的默认设置定义。在绿色信息栏中单击 Run Block Automation。确认processing_system7_0并确保选中Apply Board Preset，然后单击OK。

 

 

这将为处理系统创建外部端口，并对这些端口应用物理约束，如下图所示

C- Adding the ZedboardOLED IP to the IP repository

在进程导航窗格中，单击Project Setting选项，选择IP，然后单击Add Repository 按钮。浏览窗口打开，浏览到IP核的位置（D:\oled_test\tamu.edu_user_ZedboardOLED_1.0），然后单击“Select”。

  

注意工具如何在目录中检测到新的IP，点击Apply，然后OK。

 

 

这样做后，就可以将ZedboardOLED_v1.0添加到当前项目的IP库中，下一步是将其添加到块设计中，并将其从一侧连接到Zynq处理系统，并从另一侧通过使用外部端口连接到OLED板块。

D- Connecting the ZedboardOLED IP core

1.在程序框图空白处右击选择Add IP..然后输入“oled”,ZedboardOLED_V1.0将显示出来，双击IP将其添加到块设计中。

 

2.看到Designer Assistance现在可以在绿色的信息栏中找到，它将帮助把IP核连接到处理系统的AXI子系统，配置时钟和复位,为IP分配基地址（0x43C00000），并为互连和同步添加必要的硬件；

点击Run Connection Automation并选择/ZedboardOLED_0/S00_AXI。保留Clock Connection设置为Auto，然后单击OK。（默认选择）。

 

单击（Regenerate Layout）重新生成布局，程序框图应该看起来类似于这个：

 

 

注意到Designer Assistance将AXI Interconnect和Processor System Reset自动添加进来了.将鼠标悬停在ZedboardOLED SDIN端口上，直到它变成铅笔形状，然后右击并选择Make External。（SCLK，DC，RES，VBAT，VDD）端口重复相同的过程。

 

 

3．右键单击程序框图上的任意位置，然后选择Regenerate Layout（重新生成布局），这将整齐地组织设计中的块。

 

 

最终的布局和如下所示的相似：

 

 

单击Tools，选择单击Validate Design，检查程序框图是否有误，结果直接点击Ok。

 

 

4.在源窗格中，选择系统框图“system.bd”，右击并选择Generate Output Products,默认设置，直接点generate，运行结束后，点击OK。

 

在源窗格中，选择系统框图“system.bd”，右击并选择Create HDL Wrapper，选择第二项 Let Vivado manage Wrapper and auto-update,点击OK，

 

     现在我们通过AXI接口将IP连接到处理系统，下一步是将IP核的外部端口连接到OLED模块的实际Zynq引脚。

5. 在Flow Navigator窗口中，从Project Manager部分选择Add Sources。Add Sources对话框将打开。选择 Add or Create Constraints。进行管脚约束。

 

点击 Next,然后点击 Create File, 选择 XDC 作为文件类型然后输入oled_constraints作为文件的名字。

 

 

点击OK，点击Finish创建文件并关闭对话框。

 

 

在Sources窗口中, 展开Constraints 文件夹并通过双击oled_constraints.xdc来打开新创建的XDC文件。

将下列行添加到约束文件中，或者可以从源文件复制它们文件包oled_constraints.xdc。

set_property PACKAGE_PIN U10 [get_ports DC]
set_property PACKAGE_PIN U9 [get_ports RES]
set_property PACKAGE_PIN AB12 [get_ports SCLK]
set_property PACKAGE_PIN AA12 [get_ports SDIN]
set_property PACKAGE_PIN U11 [get_ports VBAT]
set_property PACKAGE_PIN U12 [get_ports VDD]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports DC]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports RES]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports SCLK]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports SDIN]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports VBAT]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports VDD]

 

这将ZedboardOLED IP内核的外部端口连接到Zynq器件的特定引脚。特定引脚连接到Zedboard上的OLED模块。按（Ctrl + S）保存约束文件。

E- Generating Bitstream

在 Flow Navigator窗口中的Program and Debug部分，单击Generate Bitstream，将出现一个对话框，要求保存所做的修改，单击Save保存；也可能会出现一个对话框，显示“No Implementation Result Available”，单击Yes运行综合和实现。 生成比特流可能会在综合后执行整个实现过程，单击是以在出现提示时运行实现。 实现可能需要一段时间才能完成，具体取决于计算机的性能。

执行Generate Bitstream这个过程时首先会自动进行分析综合和实现。(这里也可以直接先点击Run Synthesis进行综合，然后点击Run Implementation进行实现，然后再点击Generate Bitstream生成比特流) 。完成后，可直接点Cancel.

 

F- Exporting hardware design to SDK

1．点击 File > Export > Export Hardware, 确保勾选Include bitstream 选项

 

2.选择File>Launch SDK，打开SDK，注意所有与设计相关的文件（包括IP）已经在上一步导出到SDK中，导出的资源中包括ZedboardOLED_v1_0 IP核的驱动。

G- Working with SDK

1.在SDK中, 选择File > New > Application Project.

 

 

2. 在下一个窗口中, 输入文件名以及默认如下参数:

 

 

点击Next，在下一个窗口中，从可用模板中选择Empty Application，然后单击Finish。这将编译BSD和相关的驱动程序。

3. 展开oled_test_bsp>ps7_cortexa9_v2_0>libsrc>zedboardoled_v1_0>src, 然后检查ZedboardOLED.c和ZedboardOLED.h以实现与OLED屏幕一起使用的功能。

 

4.现在我们将编写一个使用这些函数的简单应用程序，扩展oled_test目录，右击src目录，选择New-> Source File，在下一个窗口中显示出来，在源文件中输入“mian.c”，然后点击Finish。

 

复制并粘贴下面的C代码到“main.c”中，点击保存或点击（Ctrl + S），这样oled_test应用程序和它的BSP都会被自动编译，生成可执行文件.elf文件。

int main(void){
clear();
print_message("OLED_Test_zhang",0);
print_message("NJUPT__xian_he_",1);
print_message("PS_And_ARM_PL_S",2);
print_message("Anniversary1229",3);
return (1);
}

Cick Project-> clean (in case you get any errors with the BSD).

H- Downloading the bitstream and running the application (Hardware verifications)

硬件准备：两条USB线，一条连接 micro-usb cable between the PC and the PROG port of the board；另外一条 micro-usb cable between the PC and the UART port of the board,.打开Zedboard板的电源，打开电源之后POWER灯会亮；

1.选择Xilinx Tools-> Program FPGA来下载Bitstream ( this will take few seconds ).

 

2．右击oled_test 文件夹选择Run As->Run Configurations, 按如下图示配置，（注意STIDIO connection配置时端口号根据自己的电脑进行配置）。单击Apply，然后点击Run。即在ARM processor上运行oled_test application。

 

运行结果，在OLED屏幕上看到以下消息：

 

 

至此，此实验完成。

 尝试不同的排版写文档。

如果有同学想要OLED IP核就评论我吧