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

GPIO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OUTENDIRM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_LSWMASK_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~

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