转——LWHPS2FPGA深入浅出（1）-点亮LED

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转——LWHPS2FPGA深入浅出（1）-点亮LED

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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

/ z# J- C9 z; D! C3 [9 ~  Y

2、  系统设计框图

/ s( w; s1 |: l" h

9 ?0 Q' p$ \. S

1 v. Y! j: g9 H5 Y& {# ?

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：

% P2 B$ b/ b! x! o& }3、  SoC中硬件系统设计
# E  Y* o7 a3 I) Q* }* U硬件连接关系如下图所示：
" o0 j/ y2 C3 B/ Y2 ^2 J/ K7 u

& _+ K! R6 z" F, g- Z- [# }, ?

其中PIO_LED的地址分配我0x0 - 0xf

* ~# s) l- L1 Z+ T

硬件系统例化文件如下：

• .pio_led_external_connection_export                     (o_fpga_led[2:0]),
  * w- b) s- ]2 K: N: @9 U1 F! M% ^

[color=rgb(51, 102, 153) !important]复制代码
# e: {! x' q0 u! w

) W4 o3 J6 W& S4 b! p' x6 A8 y
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

& j! X3 ]4 k  ?& q2 ~4、ARM侧代码设计
0 _# ^7 Z( T' C  Y: z     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.
4 H* D$ [- S) M+ m
  v' Y/ a. R4 I5 [; u- ^$ k3 m; y  Y详细代码如下 blinker.c：

• #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;
• }
  $ s, E% K5 J  b0 j' T( ]* c

* Y/ }  F* E( x0 @2 ~" s$ n
) m  R) U1 J- a+ L/ [
5、测试结果
: q& }1 c5 K4 R) Z运行./blinker 0    LED全亮
运行./blinker 7    LED全灭
! a) v4 V. x' {. v# [2 m' E
0 b$ n' j, G/ @9 Z
6、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
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
6 u4 y6 j( M% ^" W7 u- G! V0 ?, C
FPGA工程文件：

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