ZYNQ linux下AXI4从机接口的使用

桃扇骨 2023-07-25 08:42 158阅读 0赞

vivado版本：2017.4  
petalinux版本：2017.4

**1、vivado硬件设计**  
vivado中并没有自带的AXI4接口可以使用，所以我们需要自己创建

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lvaGUxMg_size_16_color_FFFFFF_t_70]

选择创建一个新的AXI4外设  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lvaGUxMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

更改名字然后next，IP核的位置会放在你工程项目目录下  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lvaGUxMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

选择接口类型为Full,选择接口存储大小，我这里选择的是1024字节。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lvaGUxMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]  
点击finish  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lvaGUxMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]

将自定义的核添加到 block design 中

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lvaGUxMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]

添加 smart\_connect IP核

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**添加处理器，处理器相关设置根据自己的板子来进行设计。**

想要使用AXI4从机接口，就必须打开GP0 主机接口

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lvaGUxMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]

添加完成后，启动自动连接自动连接

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lvaGUxMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 8]

最终完成的硬件图（不同ZYNQ芯片设计效果图不同，但一定要开启GP0接口）：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lvaGUxMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 9]

查看XI4从机接口的地址，地址是0x7aa00000，这个地址我们之后会用到

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lvaGUxMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 10]

然后生成创建顶层文件，生成bit流这些我就不赘述了，如有疑惑可以看我的这篇博客：  
[https://blog.csdn.net/yohe12/article/details/104789041][https_blog.csdn.net_yohe12_article_details_104789041]

**2、使用petalinux生成系统并导入开发板**

将硬件资源导入ubuntu  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lvaGUxMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 11]

使用 `petalinux-create -t project --template zynq --name axi4_test` 命令创建项目  
使用`petalinux-config --get-hw-description=./axi_slave_wrapper_hw_platform_0`命令来使用硬件资源生成系统

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lvaGUxMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 12]

选择默认配置，然后选择 Exit 就会自动配置系统  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lvaGUxMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 13]  
使用 `petalinux-build` 命令编译系统  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lvaGUxMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 14]

编译完成后，使用 `petalinux-package --boot --fsbl zynq_fsbl.elf --fpga axi4_test_wrapper.bit --u-boot` 生成BOOT.BIN

将BOOT.BIN 和 uimage.ub放入TF卡中，再启动开发板。

**3、编写应用程序**

现在我们要在应用程序中使用axi4的接口，使用mmap函数就可以将AXI4接口映射为一个地址，我们读写这个地址就相当于读写AXI4接口。

#include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <unistd.h>
    #include <errno.h>
    #include <sys/mman.h>
    #include <sys/stat.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/socket.h>
    #include <netinet/in.h>
    #include <string.h>
    #include <fcntl.h>
    #define PORT 3333
    
    #define AXI4_INTERFACE 0x7aa00000
    #define DATA_LEN    1024
    
    unsigned int *map_base0;
    
    
    void udp_server(void)
    {
        
        int sockfd;
        if ((sockfd = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) < 0) {
        
            printf("create socket false\n");
            exit(1);
        }
        socklen_t len;
    
        struct sockaddr_in server_addr;
        int n;
        int opt = 1;
    
        len = sizeof(server_addr);
        server_addr.sin_family = AF_INET;
        server_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
        server_addr.sin_port = htons(PORT);
    
        setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &opt, sizeof(opt));
    
        if (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr)) < 0) {
        
            printf("can not bind\n");
            exit(1);
        }
    
        while (1) {
        
            printf("\n========wait for client's request========\n");
            n = recvfrom(sockfd, map_base0, DATA_LEN, 0, (struct sockaddr *)&server_addr, &len);
    
    
    
            char buf[DATA_LEN];
            memcpy(buf, map_base0, n);
            printf("\n%x  receive client's data: %s\n", map_base0, buf);
            sendto(sockfd, map_base0, n, 0, (struct sockaddr *)&server_addr, len);
    
            printf("\n%x  send data to client: %s\n", map_base0, buf);
            memset(map_base0, 0, n);
        }
        close(sockfd);
    }
    
    void pl_peripheral(void)
    {
        
    
        int devfd;
    
        if ((devfd = open("/dev/mem", O_RDWR | O_SYNC)) < 0) {
        
            printf("can not open /dev/mem \n");
            exit(1);
        }
        printf("\n open /dev/mem successful\n");
    
        map_base0 = mmap(NULL, DATA_LEN * 4, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, devfd, AXI4_INTERFACE);
        if (map_base0 ==0) {
        
            printf("NULL pointer \n");
        }
        else {
        
            printf("mmap successful\n");
        }
    }
    
    int main(int argc, char **argv)
    {
        
        pl_peripheral();
    
        udp_server();
    
        exit(0);
    }

**使用交叉编译命令编译程序** ：`arm-linux-gnueabihf-gcc -o arm_server udp_server.c`

最终效果  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lvaGUxMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 15]

**网口数据通过AXI4的接口进行了环回实验，但这个接口有1024字节的限制，当网络调试助手中发送的数据超过1024字节的时候，数据就会出错**

**这个AXI4接口是vivado中默认的接口，如果想解除1024字节的限制，那么必须自己编写AXI4的接口**

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lvaGUxMg_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20230528/eff738d03b4c43ecb8503abd84dab912.png
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[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lvaGUxMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: /images/20230528/613ce4de28124656872d43b447774b83.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lvaGUxMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]: /images/20230528/3b27f8313499444488da3bae5b928535.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lvaGUxMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]: /images/20230528/956c3cf4a5244dab91f4840bbdc48627.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lvaGUxMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]: /images/20230528/f96c7850e0ff45a5820ff41683b73c8d.png
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[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lvaGUxMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]: /images/20230528/496d2f73d9d64544aa1997c0893788cc.png
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[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lvaGUxMg_size_16_color_FFFFFF_t_70 14]: /images/20230528/557b3fd02a0241e4a63abb25317c8344.png
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