Smart ZYNQ板工程十六基于ZYNQ的PS部分UART功能演示

本文用MIO的方式在主板上演示串口的hello world例程（适用于主板Type C 端口的UART资源）

本文在 vivado2018.3版本上演示，其他版本请自行研究

1.硬件资源介绍

PS端串口的映射有两种，方式一直接通过ZYNQ的PS专用串口的IO口。方式2 PS端的UART 通过EMIO方式映射到任意PL端口进行引出，两种方式的效果是完全一样的（方式可以拓展到PL端的任意IO口）。（因为我们的串口是连接在PS端的，所以这里我们用方式一通过MIO将UART 映射到PL端 IO上）

2. 创建工程

1）新建一个项目，芯片型号选择按下面选择（板子生产了多个芯片型号，请根据自己板子的型号来进行选择）

XA7Z020 (直接选择xc7z020CLG400-1，因为系统识别到的是xc7z020-1)
XC7Z010-1 (xc7z010CLG400-1) （7010 芯片）
XC7Z020-1 (xc7z020CLG400-1) 后续生产
XC7Z020-2 (xc7z020CLG400-2) 后续生产

备注（7020 车规级版在vivado2018.3识别出的是XC7Z020，如果工程选择xa7z020 ,在SDK环境下有时候会弹出警告，所以这里直接选择XC7Z020CLG400-1）

2) 创建一个BLOCK设计，并添加ZYNQ7 PROCESSING SYSTEM模块，软件自动生成了一个 zynq的block 如下图所示，接下来要做一些相应的设置，双击下图中的ZYNQ核

3）在ZYNQ中设置时钟功能：

找到设置项目中的 Clock Configuration 选项，在PL Fabric Clocks 设置自己需要的时钟频率，这里一共有4种频率可以设置类似于我们的PLL功能。这里我们设置50M时钟

4）依次在弹窗里找到DDR Configuration→DDR Controller Configuration→DDR3，在Memory Part下拉菜单中根据自己板子上的DDR来选择相应的DDR3，本实验所用到型号：MT41K256M16RE-125，数据位宽选择16bit 最后点击“OK”,如下图所示。

5) 添加 uart功能

由下图可知，主板的UART功能接在 ZYNQ PS端的 B13脚和B9脚了，即 ZYNQ的TX是连接MIO51，ZYNQ的RX是连接MIO50

使能UART 0 并在IO选项力选择MIO方式，下拉菜单里选择MIO50-51

6）完成上述操作后，点击“Run Block Automation”如下图所示。在弹出的选项中保持默认，点击“OK”，即可完成对ZYNQ7 Processing System的配置，并用鼠标连接FCLK_CLK和 M_AXI_GP0_ACLK，得到下图

7）source→Design Source ，右键我们创建的BLOCK工程，点击create HDL wrapper，打包BLOCK文件并生成.v代码

8) 点击绿色箭头RUN 对代码进行编译

9) 因为这边用的是原生MIO 资源，并且没有使用任何PL的IO口，所以这边不需要额外创建管脚约束

10) 生成bit文件 :按下Generate Bitstream 完成综合以及生成bit文件（会弹出窗口要求保存约束规则文件）

5.SDK程序编写

1）File→Export→Export hardware…，在弹出的对话框中勾选“include bitstream”，点击“OK”确认，如下图所示。

2）File→Lauch SDK，在弹出的对话框中，保存默认，点击“OK”，如下图所示。

系统将自动打开SDK开发环境

3）新建一个工程 file→new→Application Project，来新建一个“Application Project”，如下图所示。

4）在新建工程名中输入自己的工程名称(UART)，点击NEXT

5)选择一个空工程,点击完成

6) 在空工程中创建我们自己的代码

展开我们创建的工程,在src目录上右键，选择New->Source File，如下图所示：

在弹出的窗口中创建一个main.c文件

7）书写自己的代码

7.1小贴士：

在初次写PS部分的代码时，如GPIO代码和UART代码，不知道怎么写的情况下，其实可以通过打开 BSP工程下的 system.mss文件，然后在右边导入需要的参考例程，然后将例程中自己需要的部分（如GPIO初始化，或者UART的写和读代码COPY到自己工程的main函数中）再进行修改。

7.2 复制下列代码到 main.c

#include "xparameters.h"
#include "xuartps.h"
#include "xil_printf.h"

XUartPs Uart_Ps_0;		/* The instance of the UART Driver */

int UART_init(){
	XUartPs_Config *Config;
	int Status;

	Config = XUartPs_LookupConfig(XPAR_XUARTPS_0_DEVICE_ID);
	Status = XUartPs_CfgInitialize(&Uart_Ps_0, Config, Config->BaseAddress);
	XUartPs_SetBaudRate(&Uart_Ps_0, 115200);

	return Status;
}

void UartPs_HelloWorld()
{
	u8 HelloWorld[] = "Hello World  ";
	int SentCount = 0;

	while (SentCount < (sizeof(HelloWorld) - 1)) {
		 XUartPs_Send(&Uart_Ps_0, &HelloWorld[SentCount], 1);
		SentCount++;
	}
}

int main(void)
{
	int Delay;
	UART_init();
	while(1){
		UartPs_HelloWorld();
		for (Delay = 0; Delay < 100000000; Delay++);
	}
}

我这边参考了官方的代码，并做了一定的删减（删除了不必要的初始化验证等），将UART 0进行了初始化，并且在helloworld的代码中，端口进行helloworld的字符串输出，反复循环。

8.代码下载验证

先对 RUN AS 的环境进行配置

在弹出的窗口中对4个方框都进行勾选操作，以确保每次运行都会重新启动系统，并且重新编程FPGA，这样就不会出现下载程序debug的时候概率性不工作的问题了（不勾选情况下，板子本身运行程序的时候，再重新debug会概率性出现下载报错的情况）PS没有出现下图对话框，可以先点绿色箭头DEBUG一下，再重新点选上图RUN CONFIGURATIONS 的选项