转——LWHPS2FPGA深入浅出（1）-点亮LED

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转——LWHPS2FPGA深入浅出（1）-点亮LED

* V9 o5 U% V/ l2 w6 ^
+ p! R9 H# U( H% g; O. Y

作者：chenzhufly  QQ：36886052

   本文主要涉及lightweight HPS-to-FPGA bridge的应用，SoC中ARM通过lightweightHPS-to-FPGA bridge控制FPGA侧的3个LED。

1、  硬件环境

硬件平台：Embest SoC --LarkBoard

软件平台：开发板-linux-3.10.31

                 Quartus 14.0

2、  系统设计框图

8 b9 F, @; G0 N' f& u/ j5 P) l2 D

8 M4 f# j1 `0 C8 C! y

/ J! W8 e3 @  E7 ~) o) v

ARM通过lightweight HPS-to-FPGA bridge控制FPGA侧的3个LED，其中Lark Board中FPGA侧的LED硬件连接如下：

$ X: v4 r! K- H9 |5 w4 R3 S

3、  SoC中硬件系统设计
硬件连接关系如下图所示：

8 t& @: |5 g, @1 S6 k) F! `8 u

其中PIO_LED的地址分配我0x0 - 0xf

4 C0 K' w/ r5 e2 k7 `$ |

/ \: m3 C3 c, m1 J  ^3 G# ]
  b- W* K. b2 [% ~% Z; f硬件系统例化文件如下：
4 C  ^; V! r6 W, T2 |* O) W* p. H8 j

• .pio_led_external_connection_export                     (o_fpga_led[2:0]),
  / c1 k  V1 K& E0 x0 H7 K# d8 Q' e

[color=rgb(51, 102, 153) !important]复制代码
6 R" P0 D9 |: w" M$ @$ X' R% G! y
' `: u7 D% e+ j/ g8 J

% C% c$ M- v: A. j1 v: n& X4 W设计完毕后开始生成硬件系统信息，并在Quartus中编译生成sof文件，接着转换成rbf文件，用来替换TF卡中的rbf文件

具体代码可以详见附件中的工程文件，在此不在赘述

0 V8 U$ s2 S; w- a4、ARM侧代码设计
& a% V2 \! A8 A8 g! [& _     注意: lightweight HPS-to-FPGA bridge在ARM中的地址映射为0xff200000，通过上面的设计可以看出LED的偏移地址为0，通过这个地址的操作就可以控制FPGA侧的LED.
- c! W+ j  L7 \% B, t1 P  L
详细代码如下 blinker.c：
$ H2 Z  [' _+ f$ w& ?* {  K% t

• #include <sys/mman.h>
• #include <sys/types.h>
• #include <sys/stat.h>
• #include <fcntl.h>
• #include <stdio.h>
• #include <stdlib.h>
• #include <unistd.h>
• #include <stdint.h>
• #define PAGE_SIZE 4096
• #define LWHPS2FPGA_BRIDGE_BASE 0xff200000
• #define BLINK_OFFSET 0x0
• volatile unsigned char *blink_mem;
• void *bridge_map;
• int main(int argc, char *argv[])
• {
•         int fd, ret = EXIT_FAILURE;
•         unsigned char value;
•         off_t blink_base = LWHPS2FPGA_BRIDGE_BASE;
•         if (argc < 2) {
•                 fprintf(stderr, "Usage: %s number\n", argv[0]);
•                 exit(EXIT_FAILURE);
•         }
•         /* check the bounds of the value being set */
•         value = atoi(argv[1]);
•         if (value < 0 || value > 7) {
•                 fprintf(stderr, "Invalid delay setting."
•                                 "Delay must be between 1 and 15, inclusive.\n");
•                 exit(EXIT_FAILURE);
•         }
•         /* open the memory device file */
•         fd = open("/dev/mem", O_RDWR|O_SYNC);
•         if (fd < 0) {
•                 perror("open");
•                 exit(EXIT_FAILURE);
•         }
•         /* map the LWHPS2FPGA bridge into process memory */
•         bridge_map = mmap(NULL, PAGE_SIZE, PROT_WRITE, MAP_SHARED,
•                                 fd, blink_base);
•         if (bridge_map == MAP_FAILED) {
•                 perror("mmap");
•                 goto cleanup;
•         }
•         /* get the delay_ctrl peripheral's base address */
•         blink_mem = (unsigned char *) (bridge_map + BLINK_OFFSET);
•         /* write the value */
•         *blink_mem = value;
•         if (munmap(bridge_map, PAGE_SIZE) < 0) {
•                 perror("munmap");
•                 goto cleanup;
•         }
•         ret = 0;
• cleanup:
•         close(fd);
•         return ret;
• }
  - U# p, D+ Z9 B. }% P

5、测试结果
运行./blinker 0    LED全亮
运行./blinker 7    LED全灭

6 j  D4 A6 ]+ p" c1 F6 N6 ?
0 V7 p! H' Z5 M1 P6、小结
1）通过上述过程，可以完成通过lightweight HPS-to-FPGA bridge控制FPGA侧LED的目的
; }$ o' l! c2 L; ]2）这个应用比较简单，易于操作，还需要向更加深入的方向努力

FPGA工程文件：

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- w" v/ r3 f* N/ m0 |* M, y

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