实验7：PS端EMIO操作与PL端外设控制

2025年4月1日大约 3 分钟

实验7：PS端EMIO操作与PL端外设控制

概述

实验目的：通过EMIO实现PS控制PL端LED灯及按键中断，掌握EMIO与PL引脚交互的方法。
实验工程：Vivado工程名为“ps_emio”，基于“ps_hello”工程修改。
核心概念：
- EMIO：PS端通过BANK2/BANK3扩展的64个引脚，用于连接PL端外设，编号从54开始（MIO占用0-53）。
- 与MIO区别：EMIO需通过PL端引脚映射，需生成FPGA比特流文件（即使逻辑简单）。

EMIO硬件配置（FPGA工程师任务）

Vivado工程配置：
- 复制“ps_hello”工程为“ps_emio”，打开ZYNQ核配置。
- 勾选 GPIO EMIO，设置EMIO位宽为8（对应4个LED + 1个按键）。
- 导出EMIO信号：右键GPIO_0端口，选择 Make External。

PL引脚约束：

在XDC文件中绑定EMIO信号至PL端物理引脚（需参考开发板原理图）：

set_property PACKAGE_PIN <引脚编号> [get_ports {GPIO_0_tri_io[0]}]  # LED0  
set_property PACKAGE_PIN <引脚编号> [get_ports {GPIO_0_tri_io[4]}]  # 按键

SDK软件开发（软件工程师任务）

9.4.1 EMIO点亮PL端LED灯

工程创建：
- 新建SDK工程“emio_led_test”，模板选择“Hello World”。

代码修改：

修改LED引脚编号为EMIO起始值（54~61，对应GPIO_0的8位信号）：

#define LED_PIN 54  // PL端LED0对应EMIO54  
XGpio_DiscreteWrite(&Gpio, 1, LED_PIN, 0x1); // 点亮LED

9.4.2 EMIO实现PL端按键中断

工程创建：
- 新建工程“emio_key_test”，移植MIO按键中断代码。

关键修改：

按键和LED引脚编号调整（例如按键EMIO58，LED EMIO54）：

#define KEY_PIN 58  // PL按键对应EMIO58  
#define LED_PIN 54  // PL LED对应EMIO54

中断配置：

// 设置按键为上升沿触发  
XGpio_InterruptEnable(&Gpio, 1 << KEY_PIN);  
XGpio_InterruptGlobalEnable(&Gpio);

中断服务程序：

void GpioHandler(void) {  
    if (XGpio_InterruptGetStatus(&Gpio)) {  
        XGpio_InterruptClear(&Gpio, 1 << KEY_PIN);  
        XGpio_DiscreteWrite(&Gpio, 1, LED_PIN, ~LED_STATE); // 翻转LED状态  
    }  
}

固化程序生成

生成启动镜像：
- 创建FSBL工程（勾选调试信息）。
- 右键APP工程，选择 Create Boot Image，包含：
  - FSBL.elf
  - design_1_wrapper.bit（PL配置比特流）
  - emio_led_test.elf（应用程序）
烧录至SD卡：
- 将生成的BOOT.bin文件拷贝至SD卡FAT32分区，开发板启动模式设为SD卡。

注意事项

EMIO与PL引脚映射：
- EMIO信号需通过XDC文件绑定至PL物理引脚，否则无法生效。
- 即使无复杂PL逻辑，仍需生成比特流文件以配置引脚连接。
中断优先级配置：
- 操作ICDIPR（优先级）和ICDICFR（触发方式）寄存器，确保中断控制器正确响应。
代码兼容性：
- 不同开发板的EMIO引脚编号可能不同，需根据原理图调整代码中的宏定义。

实验总结

通过本实验可掌握：

EMIO配置流程：从Vivado硬件配置到PL引脚约束。
PS-PL交互方法：通过EMIO控制PL外设，实现GPIO输出与中断输入。
固化程序生成：集成FSBL、比特流与应用程序，完成系统级部署。

EMIO为PS与PL协同设计的基础，后续可扩展至复杂外设（如自定义IP核）控制。