【转】ZYNQ中三种实现GPIO的方式

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本文介绍在zynq中三种实现GPIO的方式，分别为MIO、EMIO和IP方式。
MIO和EMIO方式是使用PS部分的GPIO模块来实现GPIO功能的，支持54个MIO（可输出三态）、64个输入和128个输出（64个输出和64个输出使能）EMIO

而IP方式是在PL部分实现 GPIO功能，PS部分通过M_AXI_GP接口来控制该GPIO IP模块；另外EMIO模块虽然使用PS部分GPIO但也使用了PL部分的管脚资源。

 

MIO方式实现GPIO

vivado中zynq设置如下图

mio_vivado中配置

由图中可见要选中打开GPIO，其下自动显示可用于GPIO的MIO（当MIO作为其他功能时就不能作为GPIO使用了），其中MIO 7、MIO 8只能作为输出使用，因为它们用于VMODE管脚（参考UG585第14章：14.2.3）

软件部分如下

 1 #include <stdio.h>
 2 #include "platform.h"
 3 #include "xgpiops.h"
 4 
 5 #define LED1    0
 6 #define LED2    9
 7 
 8 static void delay(int dly)
 9 {
10     int i, j;
11     for (i = 0; i < dly; i++) {
12         for (j = 0; j < 0xffff; j++) {
13             ;
14         }
15     }
16 }
17 
18 int main()
19 {
20     int Status;
21     XGpioPs_Config *ConfigPtr;
22     XGpioPs Gpio;
23 
24     init_platform();
25 
26     ConfigPtr = XGpioPs_LookupConfig(XPAR_PS7_GPIO_0_DEVICE_ID);
27     Status = XGpioPs_CfgInitialize(&Gpio, ConfigPtr,
28                     ConfigPtr->BaseAddr);
29     if (Status != XST_SUCCESS){
30         return XST_FAILURE;
31     }
32 
33     XGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio, LED1, 1);
34     XGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio, LED2, 1);
35     XGpioPs_SetOutputEnablePin(&Gpio, LED1, 1);
36     XGpioPs_SetOutputEnablePin(&Gpio, LED2, 1);
37 
38     while (1) {
39         XGpioPs_WritePin(&Gpio, LED1, 0);
40         XGpioPs_WritePin(&Gpio, LED2, 1);
41         delay(1000);
42         XGpioPs_WritePin(&Gpio, LED1, 1);
43         XGpioPs_WritePin(&Gpio, LED2, 0);
44         delay(1000);
45     }
46     cleanup_platform();
47 }

EMIO方式实现GPIO

vivado中zynq设置如下图

emio_vivado中配置

图中可知GPIO中选择使用EMIO，并选择位宽（这里例子中选择3）；其vivado中连接如下图

emio_vivado中连接

上图可知除了FIXED IO和DDR接口外，还多了3个3对（一个输入，一个输出和一个输出使能）GPIO管脚。

不同于MIO，这里三个IO管脚（一个输入，一个输出和一个输出使能在自动生成的顶层模块中合并为一个IO）要绑定到芯片对应管脚上

软件部分如下

 1 #include <stdio.h>
 2 #include "platform.h"
 3 #include "xgpiops.h"
 4 
 5 #define LED_R   54
 6 #define LED_G   55
 7 #define LED_B   56
 8 #define LED_ON  0
 9 #define LED_OFF 1
10 
11 static void delay(int dly)
12 {
13     int i, j;
14     for (i = 0; i < dly; i++) {
15         for (j = 0; j < 0xffff; j++) {
16             ;
17         }
18     }
19 }
20 
21 int main()
22 {
23     int Status;
24     XGpioPs_Config *ConfigPtr;
25     XGpioPs Gpio;
26 
27     init_platform();
28 
29     ConfigPtr = XGpioPs_LookupConfig(XPAR_PS7_GPIO_0_DEVICE_ID);
30     Status = XGpioPs_CfgInitialize(&Gpio, ConfigPtr,
31                     ConfigPtr->BaseAddr);
32     if (Status != XST_SUCCESS) {
33         print("cfg init err
");
34         return XST_FAILURE;
35     }
36     XGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio, LED_R, 1);
37     XGpioPs_SetOutputEnablePin(&Gpio, LED_R, 1);
38     XGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio, LED_G, 1);
39     XGpioPs_SetOutputEnablePin(&Gpio, LED_G, 1);
40     XGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio, LED_B, 1);
41     XGpioPs_SetOutputEnablePin(&Gpio, LED_B, 1);
42 
43     while (1) {
44         XGpioPs_WritePin(&Gpio, LED_R, LED_ON);
45         delay(1000);
46         XGpioPs_WritePin(&Gpio, LED_G, LED_ON);
47         delay(1000);
48         XGpioPs_WritePin(&Gpio, LED_B, LED_ON);
49         delay(1000);
50         XGpioPs_WritePin(&Gpio, LED_R, LED_OFF);
51         delay(1000);
52         XGpioPs_WritePin(&Gpio, LED_G, LED_OFF);
53         delay(1000);
54         XGpioPs_WritePin(&Gpio, LED_B, LED_OFF);
55         delay(1000);
56     }
57     cleanup_platform();
58 }

类似MIO方式（都为PS部分GPIO操作），设置为输出并设置输出使能，但要注意这里的GPIO号是从54开始的3个。

IP方式实现GPIO

vivado中zynq设置如下图

axi_gpio_vivado中配置

图中可知GPIO中MIO和EMIO都不选择，但要打开M_AXI_GP接口（这里选择M_AXI_GP0）和复位管脚，如下图

axi_gpio_vivado中配置_GP和复位

当然用到了PL部分逻辑则至少需要一个时钟输出到PL部分，这里选择FCLK_CLK0输出50MHz，如下图

axi_gpio_vivado中配置_时钟

推荐加入zynq后，不要自动连接，再加入gpio并位宽设置为3，具体设置如下图

axi_gpio_ip设置

GPIO设置好后，再点击上面的蓝色字体的自动连接，即可得到上面的连接，这样可以减少手动连接量。

最后vivado中连接如下图

axi_gpio_vivado中连接

与EMIO类似需要将顶层三个GPIO管脚要绑定到芯片对应管脚上。

软件部分如下

 1 #include <stdio.h>
 2 #include "platform.h"
 3 #include "xgpio.h"
 4 
 5 #define AXI_GPIO_DEVICE_ID  XPAR_GPIO_0_DEVICE_ID
 6 #define XGPIO_BANK1         1
 7 #define XGPIO_BANK2         2
 8 
 9 #define LED34_R_PIN         0x01
10 #define LED34_G_PIN         0x02
11 #define LED34_B_PIN         0x04
12 
13 static void delay(int dly)
14 {
15     int i, j;
16     for (i = 0; i < dly; i++) {
17         for (j = 0; j < 0xffff; j++) {
18             ;
19         }
20     }
21 }
22 
23 int main()
24 {
25     XGpio_Config *XGpioCfg;
26     XGpio XGpio;
27     int Status;
28 
29     init_platform();
30 
31     XGpioCfg = XGpio_LookupConfig(AXI_GPIO_DEVICE_ID);
32     Status = XGpio_CfgInitialize(&XGpio, XGpioCfg, XGpioCfg->BaseAddress);
33     if (Status != XST_SUCCESS) {
34         return XST_FAILURE;
35     }
36 
37     XGpio_SetDataDirection(&XGpio, XGPIO_BANK1, ~(LED34_R_PIN | LED34_G_PIN | LED34_B_PIN));
38     XGpio_DiscreteWrite(&XGpio, XGPIO_BANK1, LED34_R_PIN | LED34_G_PIN | LED34_B_PIN);
39     while (1) {
40         XGpio_DiscreteWrite(&XGpio, XGPIO_BANK1, ~LED34_R_PIN);
41         delay(1000);
42         XGpio_DiscreteWrite(&XGpio, XGPIO_BANK1, ~(LED34_R_PIN | LED34_G_PIN));
43         delay(1000);
44         XGpio_DiscreteWrite(&XGpio, XGPIO_BANK1, ~(LED34_R_PIN | LED34_G_PIN | LED34_B_PIN));
45         delay(1000);
46         XGpio_DiscreteWrite(&XGpio, XGPIO_BANK1, ~(LED34_G_PIN | LED34_B_PIN));
47         delay(1000);
48         XGpio_DiscreteWrite(&XGpio, XGPIO_BANK1, ~(LED34_B_PIN));
49         delay(1000);
50         XGpio_DiscreteWrite(&XGpio, XGPIO_BANK1, LED34_R_PIN | LED34_G_PIN | LED34_B_PIN);
51         delay(1000);
52     }
53     cleanup_platform();
54     return 0;
55 }

这里实现的功能与EMIO方式中功能相同，当时IP方式中为PL部分实现的GPIO，所以调用的函数与前面两种GPIO实现函数不同，注意包含的GPIO头文件，前两种是#include "xgpiops.h"而这最后一种为#include "xgpio.h"

 

总结

MIO和EMIO方式使用PS部分的GPIO模块，其中MIO方式不占用PL部分资源，其输出管脚只能为固定的54个（而且要在未被其它外设使用的情况下），EMIO方式会占用PL的管脚资源，其管脚可在PL部分任意选择（除特殊功能管脚），IP方式除了占用PL部分管脚资源外还会占用PL部分逻辑资源，所以其GPIO功能在PL部分实现其调用函数也和前两种不同，最后EMIO和IP方式在vivado都需要绑定管脚。

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