C基础与SDK调试方法

REVIEW

上次学习了一下软件使用流程zynq PS点灯-CSDN博客

本次学习一下C编程基础与调试方法

1. 硬件编程原理

小梅哥视频链接：

07_Xilinx嵌入式裸机硬件编程原理_哔哩哔哩_bilibili

对应的课程笔记：【zynq课程笔记】【裸机】【第7课】【硬件编程原理】 - ACZ702开发板 - 芯路恒电子技术论坛 - Powered by Discuz! (corecourse.cn)

①典型GPIO结构

R1：方向/输出使能控制寄存器
R2：输出状态/数据寄存器
R3：输入状态/数据寄存器

②Zynq7000 GPIO结构

zynq PS端 GPIO-CSDN博客

③GPIO控制的编程思路

初始化
根据GPIO对应位的工作场景，设置其方向、中断屏蔽位、中断检测类型。
工作
输入：若开启了中断，则编写中断处理函数；

若不开启中断，则在需要的时候直接读取输入寄存器的值。
输出：则通过写数据寄存器或输出置位/清零寄存器来修改该位的输出值。

2. 寄存器操作

小梅哥视频：06_Zynq SoC嵌入式逻辑C编程基础_哔哩哔哩_bilibili 课程笔记：【zynq课程笔记】【裸机】【第6课】【C编程基础】 - ACZ702开发板 - 芯路恒电子技术论坛 - Powered by Discuz! (corecourse.cn)
cpu编程，本质上就是对指定地址进行读写操作
视频课程用到的代码：实现让开发板上的PS_LED0亮灭端口为MIO7
场景分析：该场景下只需要简单的控制GPIO的对应位输出高低电平即可，用不到中断功能。初始化关闭中断 INT_DIS/ INT_EN：这是一组作用于同一个功能的2个独立的寄存器，一个负责使能GPIO的每一位的中断，另一个负责禁止GPIO的每一位的中断。本应用中，对应GPIO无需开启中断，所以设计时针对INT_DIS/ INT_EN寄存器，需要明确：关闭某位中断该操作哪个寄存器，往该寄存器写0关闭中断，还是写1关闭中断。根据UG585中的描述，对INT_DIS寄存器的对应位写1就可以禁止该位对应的IO产生中断。所以本例中初始化时，理论上需要对INT_DIS寄存器进行操作。设置MIO7对应的中断控制位不打开。 Data = (1<<7); Xil_Out32(XPAR_PS7_GPIO_0_BASEADDR + XGPIOPS_INTDIS_OFFSET, Data);
#include "stdio.h" #include "xparameters.h" #include "xil_io.h" #include "xgpiops.h" #include "sleep.h" int main(void) { u32 reg_val = 0; u32 Data = 0; //设置方向和输出使能 //OUTEN、DIRM寄存器 //设置IO方向，bit7的方向为输出 reg_val = Xil_In32(XPAR_PS7_GPIO_0_BASEADDR + XGPIOPS_DIRM_OFFSET); Data = reg_val \| (1<<7); Xil_Out32(XPAR_PS7_GPIO_0_BASEADDR + XGPIOPS_DIRM_OFFSET , Data); //设置输出使能，bit7输出使能 reg_val = Xil_In32(XPAR_PS7_GPIO_0_BASEADDR + XGPIOPS_OUTEN_OFFSET); Data = reg_val \| (1<<7); Xil_Out32(XPAR_PS7_GPIO_0_BASEADDR + XGPIOPS_OUTEN_OFFSET, Data);
//设置方向和输出使能 //OUTEN、DIRM寄存器由于是点亮LED，属于输出型GPIO，因此，根据GPIO的结构图知道，需要使output enable信号为高电平，以使能IO Pin上的三态缓冲器输出。而output enable为1的条件则是OUTEN和DIRM两个寄存器对应的位都为1。由于这两个寄存器均是32位同时写入型，所以为了不干扰寄存器中其他位的值，需要采用read-modify-write的操作顺序，也就是先读出，再修改，最后再写回。
while(1) { //MASK_DATA寄存器 //设置bit7输出1 Data = ((~(1<<7)) << 16) \| (1<<7); Xil_Out32(XPAR_PS7_GPIO_0_BASEADDR + XGPIOPS_DATA_LSW_OFFSET, Data); usleep(1000000);//延时1000000us //设置bit7输出0 Data = ((~(1<<7)) << 16) & (~(1<<7)); Xil_Out32(XPAR_PS7_GPIO_0_BASEADDR + XGPIOPS_DATA_LSW_OFFSET, Data); sleep(1);//延时1000000us } return 0; }
//MASK_DATA寄存器写MASK_DATA寄存器时需要注意，对于每一个GPIO Bank，由MASK_DATA_LSW和MASK_DATA_MSW两个寄存器组成，其中MASK_DATA_LSW控制该组GPIO中低16位的状态，MASK_DATA_MSW控制该组GPIO中高16位的状态。 MASK_DATA的高16位中，哪些位为0，这些位对应的数据寄存器的值才允许被更新，更新的值由MASK_DATA寄存器的低16位来指定。
① bsp(board support package)板级支持包

用户编程时，可以使用该支持包中提供的驱动和函数，来避免自己编写应用函数和基于寄存器读写的驱动。由于这些驱动程序中加了很多安全判断和兼容操作，所以，在对程序尺寸和运行效率要求不高的场合，推荐使用BSP提供的驱动和函数，而在对性能和程序尺寸有要求的场合，推荐自己编写基于寄存器读写的驱动。 //对与本摸鱼怪来说，这一点后面需要的话，再肥来恶补知识叭~
② 如何实现对指定地址的读写操作
使用指针
例如对地址为0x00000020的寄存器进行读写，就可以使用下面的形式：读寄存器：return (volatile u8 ) 0x00000020; 写寄存器：(volatile u8 ) 0x00000020 = 0x12;
使用IO读写函数 xil_io.h
Xil_In8(addr); Xil_In16(addr); Xil_In32(addr); Xil_In64(addr);	Xil_Out8 (addr, data); Xil_Out16(addr, data); Xil_Out32(addr, data); Xil_Out64(addr, data);
这些函数就是对指针操作的封装
③ 如何知道各个外设的硬件信息(寄存器地址，位功能)
查看datasheet
在UG585的附录B中，有所有外设的每个寄存器的地址和功能描述。



reg_val = Xil_In32(XPAR_PS7_GPIO_0_BASEADDR + XGPIOPS_DIRM_OFFSET); XPAR_PS7_GPIO_0_BASEADDR 为基地址 XGPIOPS_DIRM_OFFSET 为偏移地址
使用BSP提供的驱动和硬件信息文件
在bsp工程中，Xilinx为每一个硬件功能都提供了描述其寄存器地址和位功能的.h文件：这类文件字母x开头，然后紧跟外设功能名，最后以_hw结尾。例如，对于GPIO，提供的该文件名为xgpiops_hw.h，对于串口（uart）,提供的该文件名为xuartps_hw.h，对于SD/MMC外设控制器，提供的该文件名为xsdps_hw.h。需要注意的是，SDK在生成BSP时，会仅针对系统中配置使能了的硬件生成硬件信息文件，对于没有配置使能的硬件，则可能不会生成硬件信息文件，例如我们开发流程课程中，因为没有使能SD/MMC外设和UART外设，所以在SDK中生成的LED_bsp下就找不到刚刚说的xsdps_hw.h和xuartps_hw.h。
④如何实现程序中的延时
对精度要求较高的延时，可以使用BSP中提供的基于CPU心跳定时器的定时/延时函数，例如微秒单位延迟：usleep(unsigned long useconds) 秒单位延迟：sleep(unsigned int seconds)
⑤使用跨平台可移植的数据类型
include “stdint.h” uint8_t us8_type; uint16_t us16_type; uint32_t us32_type; uint64_t us64_type; int8_t s8_type; int16_t s16_type; int32_t s32_type; int64_t s64_type;

3. 使用硬件库进行编程

小梅哥视频链接： 08_基于SDK硬件驱动库的编程方法_哔哩哔哩_bilibili 对应的课程笔记：【zynq课程笔记】【裸机】【第8课】【使用SDK硬件驱动库】 - ACZ702开发板 - 芯路恒电子技术论坛 - Powered by Discuz! (corecourse.cn)
#include "xgpiops.h" #include "unistd.h" XGpioPs Gpio; XGpioPs_Config *ConfigPtr; int main(void) { ConfigPtr = XGpioPs_LookupConfig(XPAR_PS7_GPIO_0_DEVICE_ID); XGpioPs_CfgInitialize(&Gpio, ConfigPtr, ConfigPtr->BaseAddr); XGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio, 7, 1); XGpioPs_SetOutputEnablePin(&Gpio, 7, 1); while(1) { //设置bit7输出1 XGpioPs_WritePin(&Gpio, 7, 0x1); usleep(500000); //设置bit7输出0 XGpioPs_WritePin(&Gpio, 7, 0x0); usleep(500000); } return 0; }
XGpioPs_LookupConfig	寻找指定GPIO设备的配置信息
XGpioPs_CfgInitialize	对GPIO的驱动程序进行初始化
XGpioPs_SetDirectionPin	设置指定Pin的方向
XGpioPs_SetOutputEnablePin	设置指定Pin的输出使能
XGpioPs_WritePin	写/更新指定管脚的值/状态

4.调试

小梅哥视频：

09_Zynq SoC ARM裸机程序调试方法_哔哩哔哩_bilibili

对应课程笔记：【zynq课程笔记】【裸机】【第9课】【裸机程序调试方法】 - ACZ702开发板 - 芯路恒电子技术论坛 - Powered by Discuz! (corecourse.cn)

5. 小作业

①GPIO_MIO PS按键控制PS_LED闪烁

#include "COMMON.h"
#include "sleep.h"

int main(void)
{
u8 State_PS_KEY; //存放按键(MIO7)的电平状态，0 为低电平，1 为高电平
PS_GPIO_Init(); //初始化 PS 端 MIO 和 EMIO

   //设置 PS_LED(MIO7)为输出并且初始为低电平
   PS_GPIO_SetMode(PS_LED, OUTPUT, 0);
   PS_GPIO_SetMode(PS_KEY, INPUT, 0); //设置 PS_KEY(MIO47)方向为输入

while(1)
{

       //读取 PS_KEY 的电平值并存储到 State_PS_KEY 变量里
// State_PS_KEY = PS_GPIO_GetPort(PS_KEY);
       while(!PS_GPIO_GetPort(PS_KEY))
       {

       //将 State 变量的值取非赋予 PS_LED 来输出
       PS_GPIO_SetPort(PS_LED,1);
       usleep(500000);
       PS_GPIO_SetPort(PS_LED,0);
       usleep(500000);
       }
       PS_GPIO_SetPort(PS_LED,0);
   }
   return 0;
}

while(!PS_GPIO_GetPort(PS_KEY))

嘎嘎~这个是调试出来的小问题：

while(State_PS_KEY )
{

       //将 State 变量的值取非赋予 PS_LED 来输出
       PS_GPIO_SetPort(PS_LED,1);
       usleep(500000);
       PS_GPIO_SetPort(PS_LED,0);
       usleep(500000);

State_PS_KEY = PS_GPIO_GetPort(PS_KEY);
}

这个小问题，自己调试一下就可以发现啦~

好久没写C，还是要好好熟练一下~

或者是：

#include "xgpiops.h"
#include "unistd.h"

XGpioPs Gpio;
XGpioPs_Config *ConfigPtr;

int main(void)
{
ConfigPtr = XGpioPs_LookupConfig(XPAR_PS7_GPIO_0_DEVICE_ID);
XGpioPs_CfgInitialize(&Gpio, ConfigPtr, ConfigPtr->BaseAddr);

//设置MIO7为输出
XGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio, 7, 1);
XGpioPs_SetOutputEnablePin(&Gpio, 7, 1);

//设置MIO47为输入
XGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio, 47, 0);
XGpioPs_SetOutputEnablePin(&Gpio, 47, 0);

while(1)
{
while(!XGpioPs_ReadPin(&Gpio, 47))
{
//设置bit7输出1
XGpioPs_WritePin(&Gpio, 7, 0x1);
usleep(500000);

//设置bit7输出0
XGpioPs_WritePin(&Gpio, 7, 0x0);
usleep(500000);
}

//设置bit7输出0
XGpioPs_WritePin(&Gpio, 7, 0x0);
}

return 0;
}

②GPIO_EMIO PL按键控制PS_LED、PL_LED交替闪烁

#include "xgpiops.h"
#include "unistd.h"

XGpioPs Gpio;
XGpioPs_Config *ConfigPtr;

int main(void)
{

ConfigPtr = XGpioPs_LookupConfig(XPAR_PS7_GPIO_0_DEVICE_ID);
XGpioPs_CfgInitialize(&Gpio, ConfigPtr, ConfigPtr->BaseAddr);

/*设置MIO7为输出*/
XGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio, 7, 1);
XGpioPs_SetOutputEnablePin(&Gpio, 7, 1);

/*设置EMIO0为输出,MIO有54个，EMIO0=54+0=54*/
XGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio, 54, 1);
XGpioPs_SetOutputEnablePin(&Gpio, 54, 1);

/*设置EMIO1为输入*/
XGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio, 55, 0);
XGpioPs_SetOutputEnablePin(&Gpio, 55, 0);

while(1)
{
while(!XGpioPs_ReadPin(&Gpio, 55))
{
//设置bit54输出1
XGpioPs_WritePin(&Gpio, 54, 0x1);
XGpioPs_WritePin(&Gpio, 7, 0x0);
usleep(500000);

//设置bit54输出0
XGpioPs_WritePin(&Gpio, 54, 0x0);
XGpioPs_WritePin(&Gpio, 7, 0x1);
usleep(500000);
}

//设置bit54输出0
XGpioPs_WritePin(&Gpio, 54, 0x0);
XGpioPs_WritePin(&Gpio, 7, 0x0);
}

return 0;
}

//啦啦啦，摸鱼结束~