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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 电子设计竞赛培训PSOC实验二Stillwatersrundeep.流静水深流静水深,人静心深人静心深Wherethereislife,thereishope。有生命必有希望。有生命必有希望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处理器原理处理器原理 EDK13.1工具概述
2、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程系统设计实验-实验内容该内容
3、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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-设计结构原理ILMBDLMBMic
4、roblazeLMBBRAMCNTLRLMBBRAMCNTLRBRAMAXI-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AXIM_AXI _ICM_AXI _DCAXI-EMCSRAMEMC:外部存储器控制器外部存储器控制器这就是本实验要完成的部分这就是本实验要完成的部分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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-打开前面的设计 在开始这个实验以前,先建立一个lab2的目录,将刚才lab1下所有的文件复制到新建的lab2目录下.
5、这个实验基于lab1前面的设计实现,添加外部存储器EMC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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-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二：添加实验二：添
6、加IP到设计中到设计中-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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-添加添加EMC IP到设计中到设计中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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-添加添加EMC IP到设计中到设计中选择选择IP Catalog标签标签选择选择Memory and Memory Controller,并展开并展开选
7、择选择AXI External Memory 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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-添加添加EMC 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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-添加添加EMC IP到设计中到设计中选择选择Common标签标签修改值修改值16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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-添加添加EMC IP到设计中到设计中选择选择Bank0标签标签SRAM数据宽度设置为数
8、据宽度设置为16多个存储器访问设置为多个存储器访问设置为Ture存储器类型选择异步存储器存储器类型选择异步存储器点击点击“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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-添加添加EMC IP到设计中到设计中选择手动将选择手动将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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-配置配置MicroBlaze处理器处理器选择选择Bus Interface标签标签选择选择Microblaze_0,点击鼠标右键，点击鼠标右键，选择选择Conf
9、igure IP修改名字为Micron_RAM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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-配置配置MicroBlaze处理器处理器选中使用指令和数据缓冲选中使用指令和数据缓冲点击点击“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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-配置配置MicroBlaze处理器处理器点击点击“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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-配置配置MicroBlaze处理器处理器点击点击“Next”按钮按钮北京中教仪装
10、备技术有限公司北京中教仪装备技术有限公司实验二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-配置配置MicroBlaze处理器处理器选中使用指令缓存访问选中使用指令缓存访问选中使用数据缓存访问选中使用数据缓存访问点击点击“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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-配置配置MicroBlaze处理器处理器点击点击“Next”按钮按钮点击点击“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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-配置配置MicroBlaze处理器处理器多出两个接口多出两个接口M_AXI_D
11、CM_AXI_IC下面建立新的下面建立新的端口连接端口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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-配置配置MicroBlaze处理器处理器下拉框中选择下拉框中选择New Connection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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-配置配置MicroBlaze处理器处理器下拉框中选择下拉框中选择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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-建立建立EMC和和CPU的连接的连接鼠标左键点击，这个区
12、域，弹出下面的鼠标左键点击，这个区域，弹出下面的对话框对话框选择选择axi_emc_0，并展开，并展开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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-建立建立EMC和和CPU的连接的连接选择选择axi_interconnect_0选中下面两个接口选中下面两个接口点击点击“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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-建立建立EMC和和CPU的连接的连接emc通过通过AXI和和CPU建立连接建立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二：添加实验二：添加IP到设
13、计中到设计中-建立建立axi_interface互连时钟端口和复位端口的连接互连时钟端口和复位端口的连接下拉框中选择下拉框中选择clk_100_000MHz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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-建立建立axi_interface互连时钟端口和复位端口的连接互连时钟端口和复位端口的连接下拉框中选择下拉框中选择proc_sys_reset_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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-建立建立EMC和和FPGA端口的连接端口的连接端口标签下拉框中选择下拉框中选择clk_50_000M
14、Hz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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-建立建立EMC和和FPGA端口的连接端口的连接下拉框中选择下拉框中选择clk_50_000MHz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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-建立建立EMC和和FPGA端口的连接端口的连接下拉框中选择下拉框中选择Make External下拉框中选择下拉框中选择Make External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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-建立建立EMC和和FPGA端口的连接端口的连接下拉框中选择下
15、拉框中选择Make External下拉框中选择下拉框中选择Make External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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-建立建立EMC和和FPGA端口的连接端口的连接下拉框中选择下拉框中选择Make External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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-建立建立EMC和和FPGA端口的连接端口的连接下拉框中选择下拉框中选择Make External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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-建立建立EMC和和FPGA端
16、口连接端口连接(RAM多余端口处理多余端口处理)选择选择.mhs文件文件在此处添加额外的端口在此处添加额外的端口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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-建立建立EMC和和FPGA端口连接端口连接(RAM多余端口处理多余端口处理)新添加的端口新添加的端口新添加的端口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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-分配EMC的存储空间地址标签鼠标点击该按纽鼠标点击该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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-分配EMC的存储空间地址标
17、签基地址高地址大小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添加用户约束到这里添加用户约束到这里,为方便直接复制资为方便直接复制资料所提供的约束部分料所提供的约束部分实验二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-添加逻辑端口和添加逻辑端口和FPGA引脚的物理约束引脚的物理约束选择选择system.ucf文件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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-新建工程的新建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二：添
18、加实验二：添加IP到设计中到设计中-新建工程的新建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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-新建工程的新建工程的结结构分析构分析DIP控制器控制器串口控制器串口控制器按键控制器按键控制器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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中 -新建工程的新建工程的结结构分析构分析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
19、, 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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-新建工程的新建工程的结结构分析构分析 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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-新建工程的新建工程的结结构分析构分析下一步下一步,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
20、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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-建立软件应用程序建立软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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-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
21、限公司实验二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-建立软件应用程序建立软件应用程序删除删除lab1建立的建立的BSP和应用程序工程和应用程序工程下面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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-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
22、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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-建立软件应用程
23、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实验二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-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生成外设测试应用程序选择生成外设测试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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-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
24、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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-建立软件应用程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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-建立软件应用程序建立软件应用程序应用程序的各种文件应用程序的各种文件打开并分析该文件打开并分析该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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-建立软件应用程序建立软件应用程序调用
25、存用存储器器测试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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-建立软件应用程序建立软件应用程序32位存储器测试位存储器测试, 写写1k的的32位数据位数据0xAAAA5555,然后读取操作然后读取操作下面准备下载设计到芯片中下面准备下载设计到芯片中16位存储器测试位存储器测试, 写写2k的的16位数据位数据0xAA55,然后读取操作然后读取操作8位存储器测试位存储器测试, 写写4k的的8位数据位数据0xA5,然后读取操作然后读取操作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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-生成链
26、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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-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Nexys
27、3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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-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
28、的文件连接后的文件点击点击”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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-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板板卡上操作按卡上操作按键和和DIP开关开关,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.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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-debug调试
29、器的使用调试器的使用选择该选项选择该选项,打开调试器界面打开调试器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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-debug调试器的使用调试器的使用点击点击”yes”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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-debug调试器的使用调试器的使用选择选择Memory标签标签右健点击该区域右健点击该区域选择添加存储器监控点选择添加存储器监控点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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-debug调试器的使用调试器的使用外部外部SR
30、AM的基地址的基地址,将其复制到将其复制到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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-debug调试器的使用调试器的使用复制到这个地方复制到这个地方点击点击”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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-debug调试器的使用调试器的使用这就是对存储器的访问结果这就是对存储器的访问结果选择查看其它选择查看其它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二：添加实验二：添加IP到设计中到设计中-debug调试器的使用调试器的使用单步单步,断点调试等都可以在此完成断点调试等都可以在此完成
