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本帖最后由 Heaven_1 于 2023-8-25 17:04 编辑 1 o1 l+ U7 J8 n2 B2 w. y+ T6 }. C9 u
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本篇通过原理图设计，学习MicroBlaze基本结构，通过Tcl脚本创建简单的MicroBlaze工程，实现MicroBlaze调用UART模块，完成串口打印功能，掌握在模块化设计中，MicroBlaze最小系统的组成，学会导出、建立以及运行基于SDK的工程。获取本篇相关源工程代码，可在公众号内回复“MicroBlaze串口设计源工程”。
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设计原理
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& Q6 ]- E- l1 j- C/ Q1 p3 R( [# C" R7 B, N9 p) |: b+ E
- g# K, x, F8 h# Y/ I1 Y1 d" a本系统中，Basys3的MicroBlaze模块调用基于AXI协议的UART IP核，通过AXI总线实现MicroBlaze-UART之间的通信，完成串口打印。
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操作步骤6 J1 j$ w( L* u- \5 ^8 ?4 g* F0 P
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& v2 E# z9 d' ?! Z; }7 `, V4 w一、基于GUI界面创建工程
# F8 D3 V2 T3 H/ l* `6 p" G8 \0 Y1. 创建新的工程项目
$ [8 N" m9 T; N' t2 Z. E1) 双击桌面图标打开Vivado 2017.2，或者选择开始>所有程序>Xilinx Design Tools> Vivado 2017.2>Vivado 2017.2； 2) 点击‘Create Project’，或者单击File>New Project创建工程文件； 3) 将新的工程项目命名为‘lab6’，选择工程保存路径，勾选‘Create project subdirectory’，创建一个新的工程文件夹，点击Next继续； 4) 选择新建一个RTL工程，由于本工程无需创建源文件，故将Do not specify sources at this time(不指定添加源文件)勾选上。点击 Next继续； 5) 选择目标FPGA器件：xc7a35tcpg236-1或Basys3； 6) 最后在新工程总结中，检查工程创建是否有误。没有问题，则点击Finish，完成新工程的创建。
E! e$ k4 w, C: K6 P% V I2. 创建原理图，添加IP，进行原理图设计。
9 |5 B& B. M! b+ l7 D+ Z& A( g2 F1) 在Project Navigator下，展开IP INTEGRATOR，选择‘Create Block Design’创建新的原理图设计； 2) 将新的设计命名为‘MB_UART’； ; L( V1 B9 K" H6 e& m
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5 n, S `' J9 d3) 添加一个clock IP，在原理图(Diagram)界面中鼠标右击，选择‘Add IP’。在IP搜索框中输入‘clocking’，双击添加Clocking Wizard；
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4) 双击Clocking Wizard模块进行自定义配置，选择Output Clocks一栏，确定clk_out1频率为100(MHz)，Reset Type为Active High；
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* l' x" a S/ O# |4 f k5) 鼠标右击‘clk_in1’，选择Make External添加引脚； ' r6 k- m" R' l$ ?
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- |1 {9 w( X4 R6 Q, w I/ t6) 完成后，如下图所示： 0 ^5 h% O% X: F1 `) q$ T
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. c0 ?2 V6 Z0 ?- I; p6 w* [# e$ Q2 d2 o2 w. o8 I; s* H
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6 b- A) }3 x- d7) 同样的，在Diagram中添加MicroBlaze IP；
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8) 添加完成后如下图所示，点击‘Run Block Automation’； # W! c7 T/ t& G
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9) 在弹出窗口中，使用以下设置替换默认设置；
: f! x; Z" q! Q- VLocal Memory: 128KBLocal Memory ECC: NoneCache Configuration: NoneDebug Module: Debug OnlyPeripheral AXI Port: EnabledInterrupt Controller: 不勾选Clock Connection: /clk_wiz0/clk_out1(100 MHZ)
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10) 完成之后，Vivado会基于之前的设置自动生成一些额外的IP，并且会自动连接完毕，此时不要点击‘Run Connection Automation’；
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; w: O6 h6 L8 F$ ]0 r! E2 s% \11) 在Diagram中添加AXI Uartlite IP，在搜索框输入‘uart’，选择相应的IP； $ {* S3 S5 y% }/ A0 S
: Y" g' }# l. l! f7 z% d' t2 d- g2 l: b2 h! w) m- [# y
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9 P0 l% f% W, O- J+ O; c* M, T0 _! K& a
12) 鼠标右击Clocking Wizard的‘reset’，选择Make External添加引脚；
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13) 使用连线工具将Processor System Reset的‘ext_reset_in’与‘reset’相连接。 9 x" i, Z+ {4 L( ^
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14) 完成后，点击‘Run Connection Automation’，在弹出窗口中勾选所有端口，点击OK继续； 5 H- S7 c0 V+ Z7 Q* t6 Y7 O
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15) 完成后，点击按钮重新布局，完成后如下图所示： # x8 c& q; s; x
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16) 点击按钮验证设计是否正确 17) 验证成功，设计与连线都正确，点击OK，Ctrl+S保存设计。
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18) 在Sources窗格中鼠标右键‘MB_UART’，选择‘Create HDL Wrapper’。 8 J* N% Q7 e4 T7 { D6 s
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19) 使用默认选项，点击OK继续，完成HDL文件的创建。
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20) 添加约束文件 a) 在Flow Navigator中，展开PROJECT MANAGER，点击‘Add Sources’。 6 N& t$ p/ `( ]8 n- k
b) 选择‘Add or create constraints’，点击Next继续。
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c) 选择‘Add Files’，找到并添加‘MB_Uart.xdc’文件。注意，要勾选Copy constraints files into project
# B. k% D F. [( m$ e（文件路径：\Basys3_workshop\sources\lab6\Src\Constraint）
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" T7 V N( G6 H' V- f/ Y. V3 y3. 综合、实现、生成比特流文件
5 Y& N% D3 l0 U7 D9 o( \; |1） 在Flow Navigator中展开PROGRAM AND DEBUG，点击Generate Bitstream。Vivado工具会提示没有已经实现的结果，点击‘Yes’，Vivado工具会依次执行综合、实现和生成比特流文件。 8 u, z1 h' I/ `1 K5 `& y0 I2 Y3 i
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' Q3 R5 p, X& \* D: _二、基于Tcl脚本创建工程
$ M0 N x- ]& t1 p$ B6 E1. 打开Vivado 2017.2 2. 在底部Tcl命令框使用‘cd’命令，进入MB_Uart.tcl文件所在路径。参考路径：C:\Basys3_workshop\sources\lab6\Src\Tcl，在Tcl命令框输入：cd C:/Basys3_workshop/sources/lab6/Src/Tcl (注意：Vivado使用‘/’) 3. 在Tcl命令框中，输入命令：source ./ MB_Uart.tcl。输入完毕按回车，运行Tcl，等待Tcl进行创建、综合、实现，最后生成比特流文件。 4. 建立SDK应用工程
; K8 ?" c) ]5 C1 F% o" q' G# @1） 在顶部工具栏中，选择File>Export>Export Hardware导出硬件工程到Vivado SDK；
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: g1 Z, g3 m: j: o2） 在弹出窗口中勾选‘Include bitstream’，点击OK继续；
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3） 在工具栏中，选择File>Launch SDK，使用默认工程，启动Vivado SDK； : D" ]: C' N0 v
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" F p; `2 E% {7 _$ l5 r6 j4） 在SDK上方工具栏中，选择File>New>Application Project，新建一个SDK应用工程； 2 ]- y* Y5 ]9 |; G, p# y, c
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5） 工程取名为‘helloworld’，点击Finish完成创建； 3 D$ }: w @8 U, a
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6） 可以看到 SDK 界面左侧如下，新增加了helloworld和helloworld_bsp两项。其中helloworld_bsp为helloworld应用工程的板级支持包： 8 b2 a" n; V. I7 z4 r# y5 r
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7） 双击helloworld下的src下的helloworld.c。这个文件为包含主函数的C语言文件，然后可以通过 CTRL+B 完成工程的 build；
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8 n/ O. T9 }/ x: i8 b$ q( C8） 连接Basys3开发板，打开电源，点击SDK任务栏Xilinx Tools>Program FPGA； 7 t* g3 R2 i! `0 L/ s* k9 i+ s
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& x) m6 H# L" e' E1 W$ G9 q! v2 t9） 在弹出窗口中点击Program完成比特流文件的下载：
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6 B$ M2 l8 Y! }/ b- l$ Y* Q# R1 G. k10） 连接Basys3的串口。选择SDK界面下方的Terminal窗口，点击下图的连接按钮：
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11） 在弹出窗口中，将Connection Type设置为Serial，在Port一栏选择正确的串口，点击OK完成串口配置并连接； 2 [* s% a; I% p) T
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+ t# V* G( ?( N12） 在SDK界面左侧Project Explorer中鼠标右击helloworld，选Run As>Launch on Hardware（GDB），运行SDK软件工程；
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13） 稍等几秒，可以看到Terminal界面出现了打印的‘Hello World’字样。
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发表于 2023-8-25 17:05
