亚当泰勒玩转MicroZed连载33：用Zynq SoC驱动Adafruit RGB NeoPixel LED阵列

这篇连载博文一直在探讨如何驱动Adafruit NeoPixel RGB LED条。在前面的两篇博文中，我已经介绍了NeoPixel的驱动波形、NeoPixel连接的硬件以及NeoPixel的电源要求，现在是时候来分析一下这个设计方案的架构了，该架构是采用Zynq SoC中的PS（处理器系统）和PL（可编程逻辑）来实现的。

先回想一下需求，我们想要驱动可变数量的NeoPixel，这些NeoPixel要能够单独编址，并且在程序执行的时候，每一个像素要能够独立地进行升级。

让我们把需求再扩大一些，在我的脑海中第一次考虑这个示例方案时，我在笔记本电脑上编写了这样一个图形界面，我要驱动的阵列中的每一个LED都有一个按钮与之对应。当我点击一个特定的LED按钮时，我想要能给这个LED选择一个24位的颜色。一旦我为所有的LED都选择了颜色，这些命令将会被下载到Zynq中，用于更新NeoPixel的状态。

NeoPixel图形界面

很显然，PS将用于处理跟图形界面程序之间的所有通信，保存像素的值，并把这些数据都传输给PL中自定义的NeoPixel驱动器。为了保证通信的可靠性，我需要定义一个简单的数据传输协议。

这就意味着我们需要在器件的PS和PL之间传输数据，这是这个范例的全部设想中的一部分工作。我想到要使用一个双端口RAM来实现PS和PL之间的通信，它可以让PS把像素值从一个端口中写入，而PL则从另外一个端口中把数据读出。

在这块RAM中，每一个像素都被分配了一个地址，每个存储单元都保存了8位的绿色、红色和蓝色值。BRAM的首地址用于存储所要配置的像素的数量，如果把首地址的值设置为0，则NeoPixel阵列就不能被更新了，这就相当于是一个使能信号。

因此，可以把这种处理方式表达为下面这个系统方案框图：

系统框图

非常有帮助的是，在Vivado IP集成器中，已经有了很多IP库所提供的IP模块，可以用来实现我想要的功能。这些IP模块有两个好处，一个是可以节省我用来实现这个方案的时间，另一个是可以让我把设计精力都聚焦在那些最能体现我价值的地方。（对于商业应用来说，这非常重要）

除了PS和PS复位模块之外，设计方案还会使用以下IP模块。
? AXI互连矩阵 – 用于在PL内部实现灵活的AXI总线连接。在这个方案中，只需要有一个AXI主模块。
? AXI Bram控制器 – 用于通过AXI互连总线与BRAM模块进行连接，这样，PS可以通过这个控制器模块来访问BRAM存储器。
? 双端口BRAM – 一个端口连接在AXI BRAM控制器上，另一个端口与自定义的NeoPixel驱动器相连。

下面是该完整方案的框图：