ZYNQ系列开发板：PS控制PL产生需要的PWM波

这一节我们探索基于AXI总线的设计，来看一看ZYNQ系列开发板的独特优势，PS可以控制PL产生定制化的行为，而不需要去动硬件代码。

这次实验是产生频率和占空比可调的PWM（Pulse Width Modulation）信号，调用8次，产生8路PWM波，并用这些信号去控制8路LED灯，观察实验效果。后面会做一个比较。

用的板子是zc702。

新建一个工程，命名为PWM_AXI_Lite

创建基于AXI总线的PWM波IP

IP设计为一个寄存器负责控制频率，一个寄存器负责控制占空比。

创建一个IP核，tools-->Create and Package ，这里需要16个寄存器，创建方法见系列（六）、系列（七），这里命名为PWM_AXI_Lite。

在IP核工程里，新建一个PWM模块文件，这里占空比设计的比较糙，直接就用一个计数值代替功能，后面的软件设计要注意：

module PWM(
input clk,
input rst_n,
input cnt_set,
input fre_set,
output pwm_o
);

wire[31:0] cnt_set;
wire[31:0] fre_set;
reg [31:0] fre_cnt;

always @(posedge clk) begin
if(!rst_n) begin
fre_cnt end
else begin
if(fre_cnt fre_cnt else
fre_cnt end
end

assign pwm_o=(cnt_set>fre_cnt);
endmodule

在自动产生的实例文件里，添加端口信号和自定义功能，后面要约束到LED上：

 

 
 

 

自定义的功能就是一个寄存器控制频率（fre_set），一个寄存器控制占空比（cnt_set）:
// Add user logic here
PWM PWM0(
.clk(S_AXI_ACLK),
.rst_n(S_AXI_ARESETN),
.cnt_set(slv_reg1),
.fre_set(slv_reg0),
.pwm_o(PWM_o[0])
);

PWM PWM1(
.clk(S_AXI_ACLK),
.rst_n(S_AXI_ARESETN),
.cnt_set(slv_reg3),
.fre_set(slv_reg2),
.pwm_o(PWM_o[1])
);

PWM PWM2(
.clk(S_AXI_ACLK),
.rst_n(S_AXI_ARESETN),
.cnt_set(slv_reg5),
.fre_set(slv_reg4),
.pwm_o(PWM_o[2])
);

PWM PWM3(
.clk(S_AXI_ACLK),
.rst_n(S_AXI_ARESETN),
.cnt_set(slv_reg7),
.fre_set(slv_reg6),
.pwm_o(PWM_o[3])
);
PWM PWM4(
.clk(S_AXI_ACLK),
.rst_n(S_AXI_ARESETN),
.cnt_set(slv_reg9),
.fre_set(slv_reg8),
.pwm_o(PWM_o[4])
);
PWM PWM5(
.clk(S_AXI_ACLK),
.rst_n(S_AXI_ARESETN),
.cnt_set(slv_reg11),
.fre_set(slv_reg10),
.pwm_o(PWM_o[5])
);
PWM PWM6(
.clk(S_AXI_ACLK),
.rst_n(S_AXI_ARESETN),
.cnt_set(slv_reg13),
.fre_set(slv_reg12),
.pwm_o(PWM_o[6])
);

PWM PWM7(
.clk(S_AXI_ACLK),
.rst_n(S_AXI_ARESETN),
.cnt_set(slv_reg15),
.fre_set(slv_reg14),
.pwm_o(PWM_o[7])
);
// User logic ends

在顶层模块添加好用户信号，一个是端口里的，一个是调用里的：

 

 
 

 

修改完后重新打包好。

回到原先建的工程，将这个IP添加到IP库里，然后Create Block Design，添加ZYNQ核和PWM_AXI_Lite，为了观察PWM波信号，这里又添加了一个ILA（为了简化，可以去掉），配置如下：

 

 
 

 

连接CLK 和 FCLK_CLK0 ，连接 Probe0 和 PWM_o，最后创建的系统如下：

 

 

添加约束文件，将8路PWM波绑定到8个LED上：
#GPIO PMOD1
set_property PACKAGE_PIN E15 [get_ports {PWM_o[7]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS25 [get_ports {PWM_o[7]}]
set_property PACKAGE_PIN D15 [get_ports {PWM_o[6]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS25 [get_ports {PWM_o[6]}]
set_property PACKAGE_PIN W17 [get_ports {PWM_o[5]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS25 [get_ports {PWM_o[5]}]
set_property PACKAGE_PIN W5 [get_ports {PWM_o[4]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS25 [get_ports {PWM_o[4]}]
#GPIO PMOD2
set_property PACKAGE_PIN V7 [get_ports {PWM_o[3]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS25 [get_ports {PWM_o[3]}]
set_property PACKAGE_PIN W10 [get_ports {PWM_o[2]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS25 [get_ports {PWM_o[2]}]
set_property PACKAGE_PIN P18 [get_ports {PWM_o[1]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS25 [get_ports {PWM_o[1]}]
set_property PACKAGE_PIN P17 [get_ports {PWM_o[0]}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS25 [get_ports {PWM_o[0]}]

一系列常规操作，生成比特流文件后，Lanch到SDK。

SDK部分设计
在BSP包里找到xparameter.h文件：

 

 

在xparameters.h文件里找到系统为我们的PWM IP配置的地址，待会我们要操作它的寄存器：

打开xparameters.h文件，Ctrl+F:

 

 

这个基地址就是我们的寄存器0的地址，然后我们将各路PWM波的频率和占空比写入：
#include
#include "xparameters.h"
#include "xil_io.h"
#include "sleep.h"
#include "xil_types.h"

int main(){

Xil_Out32(XPAR_PWM_AXI_LITE_V1_0_0_BASEADDR,40000000);
Xil_Out32(XPAR_PWM_AXI_LITE_V1_0_0_BASEADDR+4,30000000);

Xil_Out32(XPAR_PWM_AXI_LITE_V1_0_0_BASEADDR+8,40000000);
Xil_Out32(XPAR_PWM_AXI_LITE_V1_0_0_BASEADDR+12,20000000);

Xil_Out32(XPAR_PWM_AXI_LITE_V1_0_0_BASEADDR+16,40000000);
Xil_Out32(XPAR_PWM_AXI_LITE_V1_0_0_BASEADDR+20,10000000);

Xil_Out32(XPAR_PWM_AXI_LITE_V1_0_0_BASEADDR+24,40000000);
Xil_Out32(XPAR_PWM_AXI_LITE_V1_0_0_BASEADDR+28,8000000);

Xil_Out32(XPAR_PWM_AXI_LITE_V1_0_0_BASEADDR+32,40000000);
Xil_Out32(XPAR_PWM_AXI_LITE_V1_0_0_BASEADDR+36,6000000);

Xil_Out32(XPAR_PWM_AXI_LITE_V1_0_0_BASEADDR+40,40000000);
Xil_Out32(XPAR_PWM_AXI_LITE_V1_0_0_BASEADDR+44,4000000);

Xil_Out32(XPAR_PWM_AXI_LITE_V1_0_0_BASEADDR+48,40000000);
Xil_Out32(XPAR_PWM_AXI_LITE_V1_0_0_BASEADDR+52,2000000);

Xil_Out32(XPAR_PWM_AXI_LITE_V1_0_0_BASEADDR+56,40000000);
Xil_Out32(XPAR_PWM_AXI_LITE_V1_0_0_BASEADDR+60,100000);

return 0;
}

板子上电，然后Program FPGA,debug as后，在vivado里会自动打开调试界面，触发后能看到8路波形，在板子上我们可以看到LED灯依次闪烁！

总结：

这里我们达到了led依次闪烁的效果，如同系列（六）达到的效果，但是这里有本质的区别，系列（六）需要CPU一直发送指令控制LED灯，而这次试验CPU写入频率和占空比后，现在8路PWM波自己工作，是PL完成的，不需要CPU发命令，CPU可以去干其他事情。这就是SOPC的优势！
编辑：hfy