本次实验主要演示EMIO 的GPIO读取功能
- 此章节内容适用于Smart ZYNQ SP SP2和 SL 版的板子 ( 不包含Smart ZYNQ 标准版 )，如是标准版或本站其他板子请看对应板子目录
- 本文在 vivado2018.3版本上演示
一、硬件介绍
先看原理图，由原理图可以看出板子上接了两个按键，并且默认是通过上拉电阻上拉到3.3V的，也就是当按键没有按下的时候 按键KEY 的信号脚是3.3V ，当按键按下后，该信号脚被拉低到GND也就是0V 同样也能看出 两个按键分别连接到了 FPGA芯片的J20和K21管脚上
为了演示两个按键的功能，这里再引入两个指示灯，指示灯之前3节的例子里测试过，将LED的驱动脚拉高，指示灯亮，拉低指示灯熄灭，指示灯分别接在主芯片的P20和P21脚
二、工程创建
工程创建的过程可以参考实验一中的内容，这里不详细描述了。基于Smart ZYNQ (SP/SP2/SL 版) 的PS实验一 GPIO之用EMIO方式点亮LED（完整图文） (芯片型号选XC7Z020CLG484-1)
三、Vivado 中的设置
1）在BLOCK DESIGN 中搜索并添加一个ZYNQ模块
2）在ZYNQ 设置界面，设置 DDR MT41K256M16RE-125的型号 和位宽16bit
3）添加4个EMIO ，其中两个用来驱动LED灯，另两个用来读取按键KEY的信息
4）对GPIO make external，并且连接AXI的时钟（AXI默认开启的，这里用不到AXI，也可以去设置里关闭AXI功能，就不需要连接了）
5） 点选Create HDL Wrapper
6）之后创建和添加约束文件：可以在图文界面里设置管脚定义
也可以在约束文件里添加管脚定义的描述
set_property PACKAGE_PIN P20 [get_ports {GPIO_0_0_tri_io[3]}]
set_property PACKAGE_PIN P21 [get_ports {GPIO_0_0_tri_io[2]}]
set_property PACKAGE_PIN K21 [get_ports {GPIO_0_0_tri_io[1]}]
set_property PACKAGE_PIN J20 [get_ports {GPIO_0_0_tri_io[0]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports {GPIO_0_0_tri_io[3]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports {GPIO_0_0_tri_io[2]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports {GPIO_0_0_tri_io[1]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports {GPIO_0_0_tri_io[0]}]
7）之后对程序进行正常的编译综合，并且导出 Export Hardware (勾选 include bitstream)供SDK加载
四、PS部分程序设计：：
1) 在SDK环境下建立一个名为KEY_TEST空的工程，并且添加main.c 添加如下代码：
#include "xparameters.h"
#include "xgpiops.h"
#include "xstatus.h"
#include "xplatform_info.h"
#include "xscutimer.h"
#include "Xscugic.h"
#define LED2 57
#define LED1 56
#define KEY2 55
#define KEY1 54
#define GPIO_DEVICE_ID XPAR_XGPIOPS_0_DEVICE_ID
XGpioPs Gpio;
void Gpio_Init(void){
XGpioPs_Config *ConfigPtr;
ConfigPtr = XGpioPs_LookupConfig(GPIO_DEVICE_ID);
XGpioPs_CfgInitialize(&Gpio, ConfigPtr,ConfigPtr->BaseAddr);
XGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio, LED1, 1);
XGpioPs_SetOutputEnablePin(&Gpio, LED1, 1);
XGpioPs_WritePin(&Gpio, LED1, 1);
XGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio, LED2, 1);
XGpioPs_SetOutputEnablePin(&Gpio, LED2, 1);
XGpioPs_WritePin(&Gpio, LED2, 1);
XGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio, KEY1, 0);
XGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio, KEY2, 0);
}
int main(void)
{
Gpio_Init();
while(1){
if(XGpioPs_ReadPin(&Gpio, KEY1)==0){
XGpioPs_WritePin(&Gpio, LED1, 1);
XGpioPs_WritePin(&Gpio, LED2, 0);
}
else if(XGpioPs_ReadPin(&Gpio, KEY2)==0){
XGpioPs_WritePin(&Gpio, LED1, 0);
XGpioPs_WritePin(&Gpio, LED2, 1);
}
}
return 0;
}
程序很简单， Gpio_Init是对4个GPIO进行初始化， 因为EMIO 是从54的管脚号开始的，所以根据原先VIVADO 的管脚约束来看，两个按键应该对应54和55，两个LED灯对应56和57
#define LED2 57 #define LED1 56 #define KEY2 55 #define KEY1 54
XGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio, KEY1, 0); 最后的0代表输入。XGpioPs_WritePin(&Gpio, LED1, 1);像 这个最后的1就代表输出。
使用 XGpioPs_ReadPin(&Gpio, KEY1) 检查按键1的状态。如果按键1被按下（返回值为0），则点亮LED1并熄灭LED2。如果按键1没有被按下，再检查按键2（KEY2）如果按键2被按下，则熄灭LED1并点亮LED2。（上电后两个灯默认都亮）。
五、下载到板子上进行验证
1）新创建的工程最好先对Run as 进行配置：右键工程，并点选Run As -> Run Configurations
2） 在弹出的窗口中对Reset entire system 和 Program FPGA两个选项进行勾选操作，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。（这样操作后系统会自动对FPGA进行配置，不需要按之前工程手动对FPGA进行编程了）
PS如果没有出现下图对话框，可以直接双击左侧的applicationo （System Debugger）。
3）设置好之后，选择Run As -> Launch on Hardware (System Debugger)
如果之前的操作都正确的话，下载成功后，主板上的LED1，和LED2将会被点亮， 当按下KEY1或者KEY2之后，对应的LED会被点亮而另一个LED会熄灭。 证明我们所编写的基于EMIO的按键输入程序已经成功运行了。
程序仅作演示，实际项目中需要对按键增加按键消抖程序，否则按下瞬间会反复触发程序代码
- 本文的完整工程下载：03_PS_KEY_EMIO_TEST
- VIVADO的版本：2018.3
- 工程适用主板: Smart ZYNQ (SP / SP2 / SL) （不适用于Smart ZYNQ 标准版 ）