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1、 何宾何宾Tel： email: 高等教育出版社高等教育出版社北京中教仪装备技术有限公司高教社高教社&XILINX SOC竞赛培训竞赛培训系列课程系列课程 FPGA System Design Primer 何宾何宾Tel:13911127536 email: 版权所有，禁止未经授权的商业使用行为版权所有，禁止未经授权的商业使用行为 北京中教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司 所有培训资料均可从网站http:/下载北京中教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司培训内容 Xilinx片上可编程系统设计导论片上可编程系统设计导论 AXI4规范规范 MicroBlaze处理器原理处理
2、器原理 EDK13.1工具概述工具概述 操作系统操作系统(OS)及板级支持包及板级支持包(BSP)概述概述 基于基于MicroBlaze和和AXI4的可编程的可编程SoC系统实现系统实现基于基于AXI4的可编程的可编程SoC系统设计系统设计 (下下)北京中教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司片上可编程系统设计实验片上可编程系统设计实验-实验内容 介绍EDK13.1软件的使用方法和设计流程。 在介绍这部分内容时，使用捐赠的板卡Nexys3,该板卡带有Xilinx最新一代的Spartan-6 FPGA芯片。北京中教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司片上可编程系统设计实验片上可编
3、程系统设计实验-实验内容该内容主要包括：内容主要包括： 1. 工程的建立；工程的建立； 2. 添加添加AXI4 IP到硬件到硬件设计； 3. 定制定制LED IP,并添加并添加IP到系到系统,编写写应用程序；用程序； 4. 定制定制7段数段数码管管 IP,并添加并添加IP到系到系统,编写写应用程序；用程序； 5. 定制定制PWM IP,并添加并添加IP到系到系统,编写写应用程序用程序; 6. 实现AXI4中断控制系中断控制系统； 7. 使用使用AXI4 Chipscope实现系系统协同同调试;北京中教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司实验六：实现实验六：实现AXI4中断系统中断系统-
4、设计结构原理ILMBDLMBMicroblazeLMBBRAMCNTLRLMBBRAMCNTLRBRAMAXI-LiteM_AXI _DPGPIOGPIOUARTMDMMBDEBUGJTAGDIPPUSHRS-232使用使用BSB建立的最小系统结构建立的最小系统结构这就是本实验要完成的部分这就是本实验要完成的部分定时器定时器中断控制器中断控制器中断请求中断请求MY IPLED北京中教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司实验六：实现实验六：实现AXI4中断系统中断系统-打开前面的设计 在开始这个实验以前,先建立一个lab3的目录,将刚才lab1下所有的文件复制到新建的lab6目录下. 这
5、个实验基于lab3前面的设计实现,添加定时器和中断控制器到设计中,并对其进行测试.北京中教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司实验六：实现实验六：实现AXI4中断系统中断系统-打开前面的设计 在Windows操作系统下，选择所有程序-Xilinx ISE Design Suite13.1-EDK-Xilinx Platform Studio(XPS)。打开EDK软件。 1）打开XPS，在XPS主界面选择File-Open Project，出现下图界面。选择Open a recent project，然后单击ok按钮。北京中教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司实验六：实现实验六
6、：实现AXI4中断系统中断系统-打开前面的设计打开已经存在的工程打开已经存在的工程,选择该选项选择该选项点击点击”OK”按纽按纽北京中教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司实验六：实验六：实现实现AXI4中断系统中断系统-打开前面的设计定位到所在目录的定位到所在目录的system.xmp文件文件然后点击然后点击“Open”按纽按纽北京中教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司实验六：实验六：实现实现AXI4中断系统中断系统-添加添加Timer IP到设计中到设计中选择选择IP Catalog标签标签选择选择DMA and Timer,并展开并展开选择选择AXI Timer/Cou
7、nter,并双击并双击北京中教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司实验六：实现实验六：实现AXI4中断系统中断系统-添加添加Timer IP到设计中到设计中点点击“Yes”按按钮。北京中教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司实验六：实现实验六：实现AXI4中断系统中断系统-添加添加Timer IP到设计中到设计中选中只使用一个定时器选中只使用一个定时器点击点击“OK”按钮按钮北京中教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司实验六：实现实验六：实现AXI4中断系统中断系统-添加添加Timer IP到设计中到设计中选择自动将选择自动将IP加入到设计中加入到设计中点击点击“OK”
8、按钮按钮北京中教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司实验六：实现实验六：实现AXI4中断系统中断系统-添加中断控制器IP到设计中选择选择IP Catalog标签标签Clock，Reset and Interrupt，并展开，并展开选择选择AXI Interrupt Controller,并双击并双击北京中教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司实验六：实现实验六：实现AXI4中断系统中断系统-添加中断控制器IP到设计中点点击“Yes”按按钮。北京中教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司实验六：实现实验六：实现AXI4中断系统中断系统-添加中断控制器IP到设计中点击点击“O
9、K”按钮按钮北京中教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司实验六：实现实验六：实现AXI4中断系统中断系统 -添加中断控制器IP到设计中选择自动将选择自动将IP加入到设计中加入到设计中点击点击“OK”按钮按钮北京中教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司实验六：实现实验六：实现AXI4中断系统中断系统-查看定时器和中断控制器和总线的连接查看定时器和中断控制器和总线的连接emc通过通过AXI和和CPU建立连接建立连接选择总线接口标签选择总线接口标签修改定时器名字修改定时器名字delay与与axi4Lite_0的连接的连接与与axi4Lite_0的连接的连接北京中教仪装备技术有限公司北
10、京中教仪装备技术有限公司实验六：实现实验六：实现AXI4中断系统中断系统-查看定时器和中断控制器的存储空间分配查看定时器和中断控制器的存储空间分配选择地址标签选择地址标签定时器存储空间分配定时器存储空间分配中断控制器存储空间分配中断控制器存储空间分配北京中教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司选择选择delay, 并展开并展开实验六：实现实验六：实现AXI4中断系统中断系统-建立定时器和中断控制器之间的中断连接建立定时器和中断控制器之间的中断连接选择端口标签选择端口标签下拉框中选择下拉框中选择net_gnd,表示表示CaptureTrig0端端口接地口接地北京中教仪装备技术有限公司北京
11、中教仪装备技术有限公司实验六：实现实验六：实现AXI4中断系统中断系统 -建立定时器和中断控制器之间的中断连接建立定时器和中断控制器之间的中断连接选择选择delay, 并展开，选择并展开，选择Interrupt端口端口下拉框中选择下拉框中选择New Connection，表示为，表示为Interrupt端口建立新的连接端口建立新的连接选择端口标签选择端口标签北京中教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司实验六：实现实验六：实现AXI4中断系统中断系统 -建立定时器和中断控制器之间的中断连接建立定时器和中断控制器之间的中断连接下拉框中选择下拉框中选择delay_Interrupt，表示为，
12、表示为Interrupt端口建立新的连接端口建立新的连接delay_Interrupt北京中教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司实验六：实现实验六：实现AXI4中断系统中断系统 -建立定时器和中断控制器之间的中断连接建立定时器和中断控制器之间的中断连接选择选择axi_intc_0, 并展开，选择并展开，选择Intr端口端口鼠标点击此处鼠标点击此处选择端口标签选择端口标签选择选择delay_Interrupt点击点击点击点击OK添加添加delay_interrupt作为中断控制器的中作为中断控制器的中断源断源北京中教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司实验六：实现实验六：实现A
13、XI4中断系统中断系统 -建立中断控制器和处理器之间的中断连接建立中断控制器和处理器之间的中断连接选择端口标签选择端口标签选择选择axi_intc_0, 并展开，选择并展开，选择Irq端口端口下拉框中选择下拉框中选择New Connection，表示为，表示为Irq端口建立新的连接端口建立新的连接北京中教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司实验六：实现实验六：实现AXI4中断系统中断系统 -建立中断控制器和处理器之间的中断连接建立中断控制器和处理器之间的中断连接下拉框中选择下拉框中选择axi_intc_0_Irq，表示为，表示为Irq端口端口建立新的连接建立新的连接北京中教仪装备技术有
14、限公司北京中教仪装备技术有限公司实验六：实现实验六：实现AXI4中断系统中断系统 -建立中断控制器和处理器之间的中断连接建立中断控制器和处理器之间的中断连接选择端口标签选择端口标签选择选择microblaze_0, 并展开，选择并展开，选择INTERRUPT端口端口下拉框中选择下拉框中选择axi_intc_0_Irq，表示为，表示为Interrupt端口建立新的连接端口建立新的连接北京中教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司实验六：实现实验六：实现AXI4中断系统中断系统-工程的工程的结结构分析构分析点击块图标签查看生成的块图处理器处理器LMB控制器控制器LMB控制器控制器BRAM北京
15、中教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司实验六：实现实验六：实现AXI4中断系统中断系统-工程的工程的结结构分析构分析axi_interconnect_0北京中教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司实验六：实现实验六：实现AXI4中断系统中断系统 -产生网表文件产生网表文件想想这步完成的工作想想这步完成的工作? 其实就是其实就是 把这个抽象的结构把这个抽象的结构,转换成门级网表的连接转换成门级网表的连接.下一步下一步,选择这个选择这个, 产生网表产生网表北京中教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司实验六：实现实验六：实现AXI4中断系统中断系统-产生网表文件产生网表文件
16、 这个过程需要持续一小部分时间这个过程需要持续一小部分时间,请等待请等待,并且看并且看看控制台给出的综合信息看控制台给出的综合信息.北京中教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司实验六：实现实验六：实现AXI4中断系统中断系统-更新比特流更新比特流下一步下一步,选择这个选择这个, 产生布局布线比特流文件产生布局布线比特流文件 这个过程需要持续一小部分时间这个过程需要持续一小部分时间,请等待请等待,并且看看并且看看控制台给出的实现过程的信息控制台给出的实现过程的信息.北京中教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司实验六：实现实验六：实现AXI4中断系统中断系统-建立软件应用程序建立软
17、件应用程序选择输出硬件到SDK北京中教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司实验六：实现实验六：实现AXI4中断系统中断系统-建立软件应用程序建立软件应用程序选择输出和打开SDK软件北京中教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司实验六：实现实验六：实现AXI4中断系统中断系统-建立软件应用程序建立软件应用程序定位路径到当前的工程窗口点击点击”OK按纽按纽, 进入下一个界面进入下一个界面北京中教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司实验六：实现实验六：实现AXI4中断系统中断系统-建立软件应用程序建立软件应用程序删除删除lab3建立的建立的BSP和应用程序工程和应用程序工程下面
18、将添加设计的下面将添加设计的BSP北京中教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司实验六：实现实验六：实现AXI4中断系统中断系统-建立软件应用程序建立软件应用程序选择建立建立Xilinx BSP, 作用是各作用是各种外种外设的的软件件驱动北京中教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司实验六：实现实验六：实现AXI4中断系统中断系统-建立软件应用程序建立软件应用程序BSP的工程名字的工程名字硬件平台的工程名字硬件平台的工程名字BSP的名字的名字1)Xilkernel-Xilinx操作系统操作系统2)Standalone-BSP点击点击”Finish”按纽按纽, 进入下一个界面进入下一
19、个界面北京中教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司实验六：实现实验六：实现AXI4中断系统中断系统-建立软件应用程序建立软件应用程序点击点击”OK”按纽按纽, 进入下一个界面进入下一个界面北京中教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司实验六：实现实验六：实现AXI4中断系统中断系统-建立软件应用程序建立软件应用程序SDK开始自动编译BSP北京中教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司实验六：实现实验六：实现AXI4中断系统中断系统-建立软件应用程序建立软件应用程序BSP的各种文件的各种文件下面将添加SDK自动生成的应用程序北京中教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司
20、实验六：实现实验六：实现AXI4中断系统中断系统-建立软件应用程序建立软件应用程序生成新的生成新的C工程工程北京中教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司实验六：实现实验六：实现AXI4中断系统中断系统-建立软件应用程序建立软件应用程序工程名字工程名字选择空的应用工程选择空的应用工程北京中教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司实验六：实现实验六：实现AXI4中断系统中断系统-建立软件应用程序建立软件应用程序点击点击”Next”按纽按纽, 进入下一个界面进入下一个界面北京中教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司实验六：实现实验六：实现AXI4中断系统中断系统-建立软件应用程
21、序建立软件应用程序选择该选项选择该选项,使用已经存在的使用已经存在的BSP点击点击”Finish”按纽按纽, 进入下一个界面进入下一个界面北京中教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司实验六：实现实验六：实现AXI4中断系统中断系统-导入软件应用程序导入软件应用程序选择选择”Import”选项选项北京中教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司实验六：实现实验六：实现AXI4中断系统中断系统-导入软件应用程序导入软件应用程序选择选择“general”,并展开并展开选择选择“File System”点击点击“Next”按钮按钮北京中教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司实验六：
22、实现实验六：实现AXI4中断系统中断系统-导入软件应用程序导入软件应用程序点击点击“Browse”按钮按钮定位到导入文件所在的文件夹定位到导入文件所在的文件夹点击点击“确定确定”按按钮钮北京中教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司实验六：实现实验六：实现AXI4中断系统中断系统-导入软件应用程序导入软件应用程序选中选中lab6.c文件文件选中选中”Browse”按钮，按钮，定位要导入文件的定位要导入文件的位置位置北京中教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司实验六：实现实验六：实现AXI4中断系统中断系统-导入软件应用程序导入软件应用程序选中选中empty_application
23、_0选中选中src点击点击“OK”按钮按钮北京中教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司实验六：实现实验六：实现AXI4中断系统中断系统-导入软件应用程序导入软件应用程序北京中教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司实验六：实现实验六：实现AXI4中断系统中断系统-导入软件应用程序导入软件应用程序导入文件的文件夹导入文件的文件夹点击点击“Finish”按钮按钮北京中教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司实验六：实现实验六：实现AXI4中断系统中断系统-导入软件应用程序导入软件应用程序下面准备下载设计到芯片中下面准备下载设计到芯片中文件已经被导入到设计中文件已经被导入到设计中
24、北京中教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司实验六：实现实验六：实现AXI4中断系统中断系统-导入软件应用程序导入软件应用程序用于定用于定时器的中断服器的中断服务程序程序北京中教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司实验六：实现实验六：实现AXI4中断系统中断系统-生成链接脚本文件生成链接脚本文件选择产生链接脚本文件选择产生链接脚本文件北京中教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司实验六：实现实验六：实现AXI4中断系统中断系统-生成链接脚本文件生成链接脚本文件程序各段的分配情况程序各段的分配情况定位产生.ld文件的路径选择保存选择生成点击点击”Browse”按纽按纽北京中
25、教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司实验六：实现实验六：实现AXI4中断系统中断系统-工程的下载工程的下载 产生比特流文件并且下载到板子上。在下载前，指令存储器（FPGA的BRAM）将被更新（使用GNU编译器产生可执行的文件）。使用下面的步骤完成设计下载和结果的观察： 连接Nexys3的USB线连接到主机的USB口 打开目标板的电源 打开主机的超级终端（在Windows操作系统的开始-所有程序-附件-通信下），并且配置其参数,使其波特率9600，数据位：8比特；无奇偶校验；一个停止位；无流量控制。北京中教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司实验六：实现实验六：实现AXI4中断
26、系统中断系统-工程的下载工程的下载选择编程程 FPGA选项北京中教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司实验六：实现实验六：实现AXI4中断系统中断系统-工程的下载工程的下载比特流文件比特流文件块块RAM映射文件映射文件选择软件应用程序选择软件应用程序.elf文件文件(即最终编译即最终编译连接后连接后的文件的文件点击点击”Program”按纽按纽, 进入进入下一个界面下一个界面北京中教仪装备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司实验六：实现实验六：实现AXI4中断系统中断系统-工程的下载工程的下载 等待等待编程成功程成功,在超在超级终端上端上观察察结果果,同同时在在Nexys3板板卡上卡上观察灯的察灯的变化情况化情况,观察打印信息的察打印信息的变化化. 注意注意:如果前面没有如果前面没有选择生成生成链接脚本文件接脚本文件,则需要需要选择RUN-RUN,来运行程序来运行程序.
