Xilinx ZYNQ开发GPIO的三种方式：MIO、EMIO、AXI_GPIO
前言：
zynq 7000有三种gpio：mio，emio，axi_gpio
mio是固定管脚的，属于ps，使用时不消耗pl资源；emio通过pl扩展，使用时需要分配管脚，使用时消耗pl管脚资源；axi_gpio是封装好的ip核，ps通过m_axi_gpio接口控制pl部分实现io，使用时消耗管脚资源和逻辑资源。
使用的板子是zc702。
1.mio方式
zynq7000 系列芯片有 54 个 mio(multiuse i/o)， 它们分配在 gpio 的 bank0 和bank1 隶属于 ps 部分， 这些 io 与 ps 直接相连。 不需要添加引脚约束， mio 信号对 pl部分是透明的， 不可见。 所以对 mio 的操作可以看作是纯 ps 的操作。
新建vivado工程，添加zynq cpu核，双击，配置好时钟和内存类型，确认勾选mio：
如系列（三）文章所述，生成bit stream，然后launch sdk。
在sdk中新建工程，源文件如下：
#include xgpiops.h
#include sleep.h
int main()
{
static xgpiops psgpioinstanceptr;
xgpiops_config* gpioconfigptr;
int ipinnumber= 8; //ds12连接的是mio8
u32 upindirection = 0x1; //1表示输出， 0表示输入
int xstatus;
//--mio的初始化
gpioconfigptr = xgpiops_lookupconfig(xpar_ps7_gpio_0_device_id);
if(gpioconfigptr == null)
return xst_failure;
xstatus = xgpiops_cfginitialize(&psgpioinstanceptr,gpioconfigptr,
gpioconfigptr->baseaddr);
if(xst_success != xstatus)
print( ps gpio init failed /n/r);
//--mio的输入输出操作
xgpiops_setdirectionpin(&psgpioinstanceptr, ipinnumber,upindirection);//配置mio输出方向
xgpiops_setoutputenablepin(&psgpioinstanceptr, ipinnumber,1);//配置mio的第8位输出
while(1)
{
xgpiops_writepin(&psgpioinstanceptr, ipinnumber, 1);//点亮mio的第8位输出1
usleep(500000); //延时
xgpiops_writepin(&psgpioinstanceptr, ipinnumber, 0);//熄灭mio的第8位输出0
usleep(500000); //延时
}
/****************************************************************
while(1)
{
xgpiops_writereg(0xe000a000,0x00000000, 0xff7fffff&0xffff0080);
usleep(500000); //延时
xgpiops_writereg(0xe000a000,0x00000000, 0xff7fffff&0xffff0000);
usleep(500000); //延时
} *
*****************************************************************/
return 0;
}
下载到板子上，ds12就开始闪烁了。
2.emio方式
emio 分配在 bank2 和 bank3 和 pl部分相连。emio 有 64 个引脚可供我们使用 。当 mio 不够用时， ps 可以通过驱动 emio 控制 pl 部分的引脚 。
vivado工程里zynq cpu核配置，确保emio勾选，这里我设置了位宽为4，后面为其分配了四个管脚：
在diagram里面将gpio_0的引脚引出来，生成顶层文件后查看这个引脚的名字，因为我修改了名字，这里叫emio_0_tri_io
管脚约束文件：
#gpio pmod1
set_property package_pin e15 [get_ports {emio_0_tri_io[0]}]
set_property iostandard lvcmos25 [get_ports {emio_0_tri_io[0]}]
set_property package_pin d15 [get_ports {emio_0_tri_io[1]}]
set_property iostandard lvcmos25 [get_ports {emio_0_tri_io[1]}]
set_property package_pin w17 [get_ports {emio_0_tri_io[2]}]
set_property iostandard lvcmos25 [get_ports {emio_0_tri_io[2]}]
set_property package_pin w5 [get_ports {emio_0_tri_io[3]}]
set_property iostandard lvcmos25 [get_ports {emio_0_tri_io[3]}]
sdk部分：mio号是0～53，emio从54开始
#include xgpiops.h
#include sleep.h
int main()
{
static xgpiops psgpioinstanceptr;
xgpiops_config* gpioconfigptr;
int xstatus;
//-- emio的初始化
gpioconfigptr = xgpiops_lookupconfig(xpar_ps7_gpio_0_device_id);
if(gpioconfigptr == null)
return xst_failure;
xstatus = xgpiops_cfginitialize(&psgpioinstanceptr,gpioconfigptr,
gpioconfigptr->baseaddr);
if(xst_success != xstatus)
print( ps gpio init failed /n/r);
//--emio的输入输出操作
xgpiops_setdirectionpin(&psgpioinstanceptr, 54,1);
xgpiops_setdirectionpin(&psgpioinstanceptr, 55,1);
xgpiops_setdirectionpin(&psgpioinstanceptr, 56,1);
xgpiops_setdirectionpin(&psgpioinstanceptr, 57,1);
//使能emio输出
xgpiops_setoutputenablepin(&psgpioinstanceptr, 54,1);
xgpiops_setoutputenablepin(&psgpioinstanceptr, 55,1);
xgpiops_setoutputenablepin(&psgpioinstanceptr, 56,1);
xgpiops_setoutputenablepin(&psgpioinstanceptr, 57,1);
while(1)
{
xgpiops_writepin(&psgpioinstanceptr, 54, 1);//emio的第0位输出1
usleep(200000); //延时
xgpiops_writepin(&psgpioinstanceptr, 54, 0);//emio的第0位输出0
usleep(200000); //延时
xgpiops_writepin(&psgpioinstanceptr, 55, 1);//emio的第1位输出1
usleep(200000); //延时
xgpiops_writepin(&psgpioinstanceptr, 55, 0);//emio的第1位输出0
usleep(200000); //延时
xgpiops_writepin(&psgpioinstanceptr, 56, 1);//emio的第2位输出1
usleep(200000); //延时
xgpiops_writepin(&psgpioinstanceptr, 56, 0);//emio的第2位输出0
usleep(200000); //延时
xgpiops_writepin(&psgpioinstanceptr, 57, 1);//emio的第3位输出1
usleep(200000); //延时
xgpiops_writepin(&psgpioinstanceptr, 57, 0);//emio的第3位输出0
usleep(200000); //延时
}
return 0;
}
下载到板子里，pmod1的4个led灯交替闪烁。
3.axi_gpio方式
vivado工程里，zynq cpu核配置：
勾选m_axi_gpio 接口：
勾选复位信号：
给pl的时钟信号：
加入axi_gpio ip，这里设置位宽为4，后面将控制4个led灯:
自动连接后如下图：
管脚约束如下：
#gpio pmod1
set_property package_pin e15 [get_ports {gpio_sw_tri_o[0]}]
set_property iostandard lvcmos25 [get_ports {gpio_sw_tri_o[0]}]
set_property package_pin d15 [get_ports {gpio_sw_tri_o[1]}]
set_property iostandard lvcmos25 [get_ports {gpio_sw_tri_o[1]}]
set_property package_pin w17 [get_ports {gpio_sw_tri_o[2]}]
set_property iostandard lvcmos25 [get_ports {gpio_sw_tri_o[2]}]
set_property package_pin w5 [get_ports {gpio_sw_tri_o[3]}]
set_property iostandard lvcmos25 [get_ports {gpio_sw_tri_o[3]}]
sdk部分如下：
#include
#include platform.h
#include xparameters.h
#include xgpio.h
int main() {
xgpio gpio_led;
int status;
int i,x,y;
init_platform();
status = xgpio_initialize(&gpio_led, 0);
if(status == 0){
printf(success /r/n);
}
xgpio_setdatadirection(&gpio_led,1,0);//设置通道1为输出
while (1){
for (i = 0; i xgpio_discretewrite(&gpio_led, 1, 0x01 for(x =1000; x > 0; x-- ){
for (y = 100000; y > 0; y--);
}
}
}
cleanup_platform();
return 0;
}
可以看到，与emio一样需要分配管脚，但是axi_gpio使用的头文件是#include xgpio.h，而emio是#include xgpiops.h。
下载完成后，pmod1 的四个led灯依次闪烁。
总结：
mio和emio使用ps的gpio，，mio固定管脚，emio手动分配管脚；ip方式手动分配管脚，综合后需要消耗pl的逻辑资源。
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1.mio方式
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新建vivado工程，添加zynq cpu核，双击，配置好时钟和内存类型，确认勾选mio：
如系列（三）文章所述，生成bit stream，然后launch sdk。
在sdk中新建工程，源文件如下：
#include xgpiops.h
#include sleep.h
int main()
{
static xgpiops psgpioinstanceptr;
xgpiops_config* gpioconfigptr;
int ipinnumber= 8; //ds12连接的是mio8
u32 upindirection = 0x1; //1表示输出， 0表示输入
int xstatus;
//--mio的初始化
gpioconfigptr = xgpiops_lookupconfig(xpar_ps7_gpio_0_device_id);
if(gpioconfigptr == null)
return xst_failure;
xstatus = xgpiops_cfginitialize(&psgpioinstanceptr,gpioconfigptr,
gpioconfigptr->baseaddr);
if(xst_success != xstatus)
print( ps gpio init failed /n/r);
//--mio的输入输出操作
xgpiops_setdirectionpin(&psgpioinstanceptr, ipinnumber,upindirection);//配置mio输出方向
xgpiops_setoutputenablepin(&psgpioinstanceptr, ipinnumber,1);//配置mio的第8位输出
while(1)
{
xgpiops_writepin(&psgpioinstanceptr, ipinnumber, 1);//点亮mio的第8位输出1
usleep(500000); //延时
xgpiops_writepin(&psgpioinstanceptr, ipinnumber, 0);//熄灭mio的第8位输出0
usleep(500000); //延时
}
/****************************************************************
while(1)
{
xgpiops_writereg(0xe000a000,0x00000000, 0xff7fffff&0xffff0080);
usleep(500000); //延时
xgpiops_writereg(0xe000a000,0x00000000, 0xff7fffff&0xffff0000);
usleep(500000); //延时
} *
*****************************************************************/
return 0;
}
下载到板子上，ds12就开始闪烁了。
2.emio方式
emio 分配在 bank2 和 bank3 和 pl部分相连。emio 有 64 个引脚可供我们使用 。当 mio 不够用时， ps 可以通过驱动 emio 控制 pl 部分的引脚 。
vivado工程里zynq cpu核配置，确保emio勾选，这里我设置了位宽为4，后面为其分配了四个管脚：
在diagram里面将gpio_0的引脚引出来，生成顶层文件后查看这个引脚的名字，因为我修改了名字，这里叫emio_0_tri_io
管脚约束文件：
#gpio pmod1
set_property package_pin e15 [get_ports {emio_0_tri_io[0]}]
set_property iostandard lvcmos25 [get_ports {emio_0_tri_io[0]}]
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set_property iostandard lvcmos25 [get_ports {emio_0_tri_io[1]}]
set_property package_pin w17 [get_ports {emio_0_tri_io[2]}]
set_property iostandard lvcmos25 [get_ports {emio_0_tri_io[2]}]
set_property package_pin w5 [get_ports {emio_0_tri_io[3]}]
set_property iostandard lvcmos25 [get_ports {emio_0_tri_io[3]}]
sdk部分：mio号是0～53，emio从54开始
#include xgpiops.h
#include sleep.h
int main()
{
static xgpiops psgpioinstanceptr;
xgpiops_config* gpioconfigptr;
int xstatus;
//-- emio的初始化
gpioconfigptr = xgpiops_lookupconfig(xpar_ps7_gpio_0_device_id);
if(gpioconfigptr == null)
return xst_failure;
xstatus = xgpiops_cfginitialize(&psgpioinstanceptr,gpioconfigptr,
gpioconfigptr->baseaddr);
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//--emio的输入输出操作
xgpiops_setdirectionpin(&psgpioinstanceptr, 54,1);
xgpiops_setdirectionpin(&psgpioinstanceptr, 55,1);
xgpiops_setdirectionpin(&psgpioinstanceptr, 56,1);
xgpiops_setdirectionpin(&psgpioinstanceptr, 57,1);
//使能emio输出
xgpiops_setoutputenablepin(&psgpioinstanceptr, 54,1);
xgpiops_setoutputenablepin(&psgpioinstanceptr, 55,1);
xgpiops_setoutputenablepin(&psgpioinstanceptr, 56,1);
xgpiops_setoutputenablepin(&psgpioinstanceptr, 57,1);
while(1)
{
xgpiops_writepin(&psgpioinstanceptr, 54, 1);//emio的第0位输出1
usleep(200000); //延时
xgpiops_writepin(&psgpioinstanceptr, 54, 0);//emio的第0位输出0
usleep(200000); //延时
xgpiops_writepin(&psgpioinstanceptr, 55, 1);//emio的第1位输出1
usleep(200000); //延时
xgpiops_writepin(&psgpioinstanceptr, 55, 0);//emio的第1位输出0
usleep(200000); //延时
xgpiops_writepin(&psgpioinstanceptr, 56, 1);//emio的第2位输出1
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usleep(200000); //延时
xgpiops_writepin(&psgpioinstanceptr, 57, 1);//emio的第3位输出1
usleep(200000); //延时
xgpiops_writepin(&psgpioinstanceptr, 57, 0);//emio的第3位输出0
usleep(200000); //延时
}
return 0;
}
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3.axi_gpio方式
vivado工程里，zynq cpu核配置：
勾选m_axi_gpio 接口：
勾选复位信号：
给pl的时钟信号：
加入axi_gpio ip，这里设置位宽为4，后面将控制4个led灯:
自动连接后如下图：
管脚约束如下：
#gpio pmod1
set_property package_pin e15 [get_ports {gpio_sw_tri_o[0]}]
set_property iostandard lvcmos25 [get_ports {gpio_sw_tri_o[0]}]
set_property package_pin d15 [get_ports {gpio_sw_tri_o[1]}]
set_property iostandard lvcmos25 [get_ports {gpio_sw_tri_o[1]}]
set_property package_pin w17 [get_ports {gpio_sw_tri_o[2]}]
set_property iostandard lvcmos25 [get_ports {gpio_sw_tri_o[2]}]
set_property package_pin w5 [get_ports {gpio_sw_tri_o[3]}]
set_property iostandard lvcmos25 [get_ports {gpio_sw_tri_o[3]}]
sdk部分如下：
#include
#include platform.h
#include xparameters.h
#include xgpio.h
int main() {
xgpio gpio_led;
int status;
int i,x,y;
init_platform();
status = xgpio_initialize(&gpio_led, 0);
if(status == 0){
printf(success /r/n);
}
xgpio_setdatadirection(&gpio_led,1,0);//设置通道1为输出
while (1){
for (i = 0; i xgpio_discretewrite(&gpio_led, 1, 0x01 for(x =1000; x > 0; x-- ){
for (y = 100000; y > 0; y--);
}
}
}
cleanup_platform();
return 0;
}
可以看到，与emio一样需要分配管脚，但是axi_gpio使用的头文件是#include xgpio.h，而emio是#include xgpiops.h。
下载完成后，pmod1 的四个led灯依次闪烁。
总结：
mio和emio使用ps的gpio，，mio固定管脚，emio手动分配管脚；ip方式手动分配管脚，综合后需要消耗pl的逻辑资源。
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