FPGA实践教程（六）AXI-Lite实现PS与PL通信

柔光的暖阳◎ 2022-05-19 12:55 628阅读 0赞

**背景：**PS与PL的通信方式有AXI4，AXI-Lite，AXI-Stream。之前实现的为AXI-Stream s（side channel），并且编译环境为linux编译环境。现在改为基础的AXI-Lite的通信方式，编译环境变为SDK环境。

**目的：**实现AXI-Lite的通信。

AXI-lite的实现过程中，设计流程中三点至关重要，一是编写什么样的c程序并如何用HLS综合，二是系统如何搭建，三是PS端的SDK的c程序如何编写。

**目录**

一、C程序HLS为IPcore

1.1 接口

1.2 HLS test Bench编写

二、系统搭建

系统生成的驱动

三、SDK单片机程序

四、运行与测试

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# 一、C程序HLS为IPcore #

## 1.1 接口 ##

//Ipcore
    
    #include <stdio.h>
    #include <string.h>
    #include <stdlib.h>
    
    void AxiLiteTest(int * tenNum, int * oneNum, int * outNum)
    {
    #pragma HLS INTERFACE s_axilite port=outNum
    #pragma HLS INTERFACE s_axilite port=oneNum
    #pragma HLS INTERFACE s_axilite port=tenNum
      * outNum=10*(*tenNum)+(*oneNum);
      
    }

需要在HLS中将接口综合为s\_axi-lite，值既可以为指针，也可以为int或者float,有return的话也可以进行相应的综合，传回return的值，后续HLS会根据接口生成相应的驱动，系统搭建时会传给vivado系统，再传给SDK软件。

## 1.2 HLS test Bench编写 ##

// IPcore HLS testBench
    #include <stdio.h>
    
    void AxiLiteTest(int * tenNum, int * oneNum, int * outNum);
    
    int main()
    {
    
      // init value
      int tenNum=3;
      int oneNum=4;
      
      int outNumPS,outNumIP;
      
      //PS simulate
      outNumPS=10*tenNum+oneNum;
      printf("PS simulate finished\n");
    
      //AXI-lite and IP core
      printf("Test HLS AXI-Lite with mig\n");
      AxiLiteTest(&tenNum, &oneNum, &outNumIP);
      
      //compare the results
      if(outNumPS==outNumIP)
    	  printf("IP and AXI-lite OK");
      else
    	  printf("IP and AXI-lite failed");
    
      return 0;
    
    }

只需将相应的值送入，因为Core为指针，所以在testBench中运用取址。（IPcore的c程序就相当于一个子函数，若不是指针的话就不会更改主函数中的变量值？这点需要实验验证，但目前来看是这样的。如果不是指针形式就需要用return来返回值，但HLS的testBench不是关键，仅仅用于验证IPcore的c代码正确，关键在于SDK的testBench）

# 二、系统搭建 #

只需要用PS的master GP端就可以，运用interConnect相连，系统会自动生成相应的连接。

![70][]

![70 1][]

相应的地址分配如上，驱动程序在搭建vivado时就会被综合好。parameter.h即为根据具体的程序生成的头文件。里面有各个IPcore的地址等等信息。我们可以参考例子程序实现相应的功能，如IPcore的使能，通信等等。

## 系统生成的驱动 ##

在axi-lite接口的时候，HLS会生成一个.h和.c的源文件，路径为\\ddrHLS\\solution1\\impl\\ip\\drivers\\memDDR3Tester\_v1\_0\\src    意思是相关IP的单片机的驱动。以供后续的SDK的单片机使用。

SDK的单片机参考程序D:\\xilinx\\SDx\\2016.4\\SDK\\data\\embeddedsw\\XilinxProcessorIPLib\\drivers

# 三、SDK单片机程序 #

//axi-lite SDK testBench 
    #include <stdio.h>
    #include <xaxilitetest.h>
    #include <xparameters.h>
    #include <xil_cache.h>
    
    XAxilitetest XAxilitetestCore;
    
    int main()
    {
    	//initialize IP core
    	XAxilitetest_Initialize(&XAxilitetestCore, XPAR_AXILITETEST_0_DEVICE_ID);
    	printf("\n	Initialize axilitetest IPcore SUCCESSFUL!\n");
    	
    	//initialize value
    	int tenNum=0;
    	int oneNum=0;
    	int outNumPS, outNumIP,outNumIPVld;
    	printf("	Initialize param tenNum=%d,oneNum=%d SUCCESSFUL!\n",tenNum,oneNum);
    	
    	//before set value on IP core
    	outNumIPVld=XAxilitetest_Get_outNum_vld(&XAxilitetestCore);
    	printf("	outNumIPVld is %d,outNumIP is %d\n",outNumIPVld,outNumIP);
    	
    	//simulate on PS
    	outNumPS=10*tenNum+oneNum;
    	
    	//test on IPcore
    	printf("	Test axi-lite IP core\n");
    	XAxilitetest_Set_tenNum(&XAxilitetestCore,tenNum);
    	XAxilitetest_Set_oneNum(&XAxilitetestCore,oneNum);
    	//out
    	outNumIP=XAxilitetest_Get_outNum(&XAxilitetestCore);
    	outNumIPVld=XAxilitetest_Get_outNum_vld(&XAxilitetestCore);
    	printf("	outNumIPVld is %d \n",outNumIPVld);
    	
    	if(outNumIP==outNumPS)
    		printf("	outNumIP is %d,Test SUCCESSFUL!\n",outNumIP);
    	
    	return 0;
    }

单片机程序在编写时，可以参考SDK软件中相应的例程，SDK软件中几乎对所有的程序都有例程，只需更改其中的参数即可。对AXI-lite通信，首先我们需要使能IPcore，然后对相应的端口进行值的设定，然后进行IPcore的运算。

# 四、运行与测试 #

![70 2][]

表明IPcore上的寄存器只要不断电就会保持原来值，如果不初始化IPcore，只变更单片机SDK的程序，则IPcore的值均为上次初始化的值。IPcore\_vld函数在运行之后就会变为1值。我们的IPcore正常工作。这里我们发现进行运算之前，只要不断电，IPcore上的寄存器会保持之前的值。

（依然存在疑问：IPcore开始运算的标志是什么？是否为每次Get\_outnum时就开始IPcore？然后用vld来标志其是否有效？）

[70]: /images/20220519/dee0d1962f3f459385c412ac803a9f50.png
[70 1]: /images/20220519/279596d13c9144d1b07c85cded8f2373.png
[70 2]: /images/20220519/6487261547744c7f8600ea82f66d0e47.png