学会Zynq（5）GPIO中EMIO的使用方法

之前的Hello World和MIO使用都算是纯PS部分，也就是把Zynq单纯地当作ARM使用。很多人都是因为FPGA+ARM架构才使用的Zynq，有两个关键问题容易引起初学者的兴趣：（1）.如何用PS控制PL；（2）.如何完成PS与PL之间的数据通信。本系列会介绍解决这两个问题的各种方法。

EMIO就是PS控制PL资源的简单例子。EMIO就是可扩展的MIO，当与PS直接相连的MIO不够用时，可以使用EMIO做“扩展”。使用体会上，感觉就是ARM直接控制了PL部分的管脚。GPIO的bank2和bank3就是通过EMIO接口与PL相连的，本文将先通过PS控制PL部分流水灯的实例感受下EMIO的使用，然后再介绍EMIO相关的基本概念。

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Zynq设计与代码详解

建立一个工程，配置好Zynq的时钟和DDR后，需要在MIO Configuration->I/O Peripherals->GPIO中选中EMIO GPIO。控制4个LED的流水，则EMIO GPIO(Width)选择4，相当于扩展了4个GPIO。

IP Integrator中选中GPIO_0，右键->Make External创建端口，如下图。

如果想修改添加端口名称，单击选中，在External Interface Properties窗口中修改（白板的中是不能修改的）：

由于我们使用了PL中的管脚，所以必须要进行管脚约束。打开任一设计阶段的I/O Planning视图，在I/O Ports窗口中可以看到4个EMIO端口（都是inout双向端口）。根据硬件情况设置管脚号和电平标准，保存为XDC文件（当然也可以直接编辑XDC文件）。

生成bit流后导入到SDK中。SDK中新建工程，添加源文件，代码清单如下：

#include "xgpiops.h"
#include "sleep.h"

XGpioPs GpioPs_Init()
{
	XGpioPs_Config* GpioConfigPtr;
	XGpioPs psGpioInstancePtr;

	GpioConfigPtr = XGpioPs_LookupConfig(XPAR_PS7_GPIO_0_DEVICE_ID);
	XGpioPs_CfgInitialize(&psGpioInstancePtr, GpioConfigPtr, GpioConfigPtr->BaseAddr);

	return psGpioInstancePtr;
}

int main()
{
	static XGpioPs psGpioInstancePtr;
	psGpioInstancePtr = GpioPs_Init(psGpioInstancePtr);   //GPIO初始化

	//EMIO配置为输出
	XGpioPs_SetDirectionPin(&psGpioInstancePtr, 54,1);
    XGpioPs_SetDirectionPin(&psGpioInstancePtr, 55,1);
    XGpioPs_SetDirectionPin(&psGpioInstancePtr, 56,1);
    XGpioPs_SetDirectionPin(&psGpioInstancePtr, 57,1);

    //使能EMIO输出
    XGpioPs_SetOutputEnablePin(&psGpioInstancePtr, 54,1);
    XGpioPs_SetOutputEnablePin(&psGpioInstancePtr, 55,1);
    XGpioPs_SetOutputEnablePin(&psGpioInstancePtr, 56,1);
    XGpioPs_SetOutputEnablePin(&psGpioInstancePtr, 57,1);

	while(1)
	{
		XGpioPs_WritePin(&psGpioInstancePtr, 54, 1);//EMIO的第0位输出1
		usleep(200000);	//延时
		XGpioPs_WritePin(&psGpioInstancePtr, 54, 0);//EMIO的第0位输出0
		usleep(200000);	//延时
		XGpioPs_WritePin(&psGpioInstancePtr, 55, 1);//EMIO的第1位输出1
		usleep(200000);	//延时
		XGpioPs_WritePin(&psGpioInstancePtr, 55, 0);//EMIO的第1位输出0
		usleep(200000);	//延时
		XGpioPs_WritePin(&psGpioInstancePtr, 56, 1);//EMIO的第2位输出1
		usleep(200000);	//延时
		XGpioPs_WritePin(&psGpioInstancePtr, 56, 0);//EMIO的第2位输出0
		usleep(200000);	//延时
		XGpioPs_WritePin(&psGpioInstancePtr, 57, 1);//EMIO的第3位输出1
		usleep(200000);	//延时
		XGpioPs_WritePin(&psGpioInstancePtr, 57, 0);//EMIO的第3位输出0
		usleep(200000);	//延时
	}
    return 0;
}

用到的API函数与上一篇MIO的完全相同，不再赘述。不过注意54个MIO占用的管脚号为0_{53；64个EMIO占用的管脚号为54}117。这次用的延时函数为usleep，该函数输入参数为long型，延时以微妙为单位。

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EMIO介绍

关于GPIO的相关概念已经在上一篇中讲述。EMIO只是GPIO信号的bank2、bank3与PL部分连接的接口，使用的寄存器接口与MIO的完全相同。这里对有差别的相关操作进行补充说明。

• 输入是来自PL的连线，与输出值或OEN寄存器无关。若DIRM设置为0，可以从DATA_RO寄存器中读取输入值。
• 输出不支持三态，因此不受OEN寄存器的控制。输出时将DIRM设置为1，使用DATA、MASK_DATA_LSW、MASK_DATA_MSK寄存器配置输出值。
• 输出使能线由PS输出到PL，这些使能线受到DIRM和OEN寄存器的控制，如EMIOGPIOTN[x]=DIRM[X]&OEN[X]。

EMIO的I/O不能与MIO的I/O连接在一起的：EMIO的输入不能与MIO的输出接在一起；MIO的输入也不能与EMIO的输出结在一起。这是因为它们对应的GPIO属于不同的bank，每个bank都是独立的。

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总结

本系列4-5篇介绍了Zynq中GPIO的使用，包括MIO和EMIO。UG585中还详细介绍了GPIO的各种操作流程和示例，但在SDK中实际编程时，已经有了封装好的库函数，一般学习这些函数的用法即可。此外，每个GPIO都可以使用中断功能，这部分内容在后面用到时再做介绍。