什么是FPGA

Xilinx以制造 可編程門陣列（FPGA）而聞名，它是基于一個通過可編程接點連接的可配置邏輯塊（CLBs）矩陣。根據Control Engineering Europe中的 “FPGA的優點（Advantages of FPGA）”這篇文章，多種控制回路能夠以不同但是十分快的速度在FPGA設備上運行。FPGA也可以在制造后再編程以達到別種應用或是功能需求，這使它在專業工程師中非常流行。許多工程師都把這種技術應用到機械學習，無線通信，嵌入式視覺和云計算應用中。

什么是ZYNQ

Xilinx Zynq?-7000 全可編程系統芯片 （AP SoC）系列包含了基于嵌入式處理器的軟件可編程性和FPGA的硬件可編程性。這個技術使得我們在單一設備上集成CPU，DSP，ASSP和混合信號功能時進行關鍵分析和硬件加速。

安裝Vivado， SDK 和板支持文件

在創建數字或系統設計前你首先需要安裝 Xilinx Vivado 設計套件。 Xilinx Vivado Webpack 這個版本是免費的，通過 Digilent Wiki 上提供的使用指導也可以幫助你快讀安裝和運行Vivado。在下載Vivado時，確保你使用設計工具（Design Tools）欄目中的“軟件開發套件（Software Development Kit）”來安裝SDK。為了防止你忘了這個步驟，你也可以返回安裝軟件來安裝“軟件開發套件（Software Development Kit）”。

內容

一旦你下載并安裝了Vivado，你需要把ZYBO板文件放入本地Xilinx Vivado文件夾，它定義了ZYBO板上的不同界面和協議。之后你就可以成功建立IP和SDK了。Diligent提供了一個教程： https://reference.digilentinc.com/reference/software/vivado/board-files？。.. 。

注意：在Vivado board文件安裝指導中，你需要把頭文件（board_files）放入你的本地文件夾。然后，我會推薦你復制獨立的board文件（例如，一旦你下載了vivdado board文件，找到vivado-boards-master ewoard_files并復制“zybo文件夾”。否則你可能會在設計中碰到一些不必要的錯誤。

創建項目

我將會使用 Digilent ZYBO 并根據他們的 開始指南（getting started guide） 來創建一個簡單的HelloWorld項目。

項目概要

在這個項目中你將會學到如何用四個板上的開關來控制板上的LED。當你按下四個不同的按鈕后，你可以看到來自電腦端的多種信息。

設計流程

打開Vivada并選擇Zybo板

創建一個新的Vivado項目

在新的項目中創建一個空的板塊設計工作區

使用IP集成工具添加需要的IP模塊并創建硬件設計

驗證并保存板塊設計

創建HDL系統封裝

運行設計綜合與實現

生成Bit文件

導出包含了bit源文件的硬件設計到SDK工具

開啟 SDK

硬件設計概要

你可以根據開始指南（getting started guide）中的步驟2-6來創建硬件設計，以下是一些說明。

自動運行模塊（Run Block Automation）對話框可以讓你提供微處理器系統需要的一些基礎特性輸入。

“3.4）雙擊新的axi_gpio_0內核可以彈出自定義窗口。在IP設置頁檢查啟動雙通道，并點擊OK”，你可以創建兩種輸入-SW和BTN。每一個axi_gpio內核都支持32位單雙GPIO通道。在這個項目中，每個通道我們只需要四位。你可以在AXI GPIO Guide中找到詳細信息。

“3.5）重復步驟3.3可以添加另一個GPIO內核，但是不要啟動雙通道”，你將會創建一個輸出-LED。

自動運行連接可以幫助你hook界面和外部I/O接口

默認，UART界面中的一種已經被放置在ZYNQ IP中了

請參考：http://blog.dev-flow.com/en/8-first-use-of-the-zynq-7000-processor-system-on-a-zynq/。

軟件設計概要

你可以根據開始指南（getting started guide）中的步驟7-10來創建軟件設計，以下是一些說明。

當你打開“src”文件夾中的“helloworld.c’’文件后（參考開始指南（getting started guide）中的步驟9.4），你可以通過以下步驟在用戶界面看到一些預設功能和庫的詳細內容。

標記功能/庫

右擊預設功能/庫并打開新選項看到聲明

以下是代碼和注釋

/*****************************************************

Getting Started Guide for Zybo

This demo displays the status of the switches on the

LEDs and prints a message to the serial communication

when a button is pressed.

Terminal Settings：

-Baud： 115200

-Data bits： 8

-Parity： no

-Stop bits： 1

1/6/14： Created by MarshallW

****************************************************/

/*include libraries from Xilinx*/

#include

#include “platform.h”

#include

#include “xparameters.h”

#include “sleep.h”

int main（）

{

XGpio input， output; /*Declare two structure input & output. XGpio is*/

int button_data = 0; /*Declare & Define initial button value*/

int switch_data = 0; /*Declare & Define initial switch value*/

/*Initialize the XGpio instance provided by the caller based on the given DeviceID.*/

XGpio_Initialize（&input， XPAR_AXI_GPIO_0_DEVICE_ID）; /*We define AXI_GPIO_0 as inputs - BTN & SW*/

XGpio_Initialize（&output， XPAR_AXI_GPIO_1_DEVICE_ID）;/*We define AXI_GPIO_1 as inputs - LED*/

XGpio_SetDataDirection（&input， 1， 0xF）; /*set first channel of input tristate buffer to input*/

XGpio_SetDataDirection（&input， 2， 0xF）; /*set second channel of input tristate buffer to input*/

XGpio_SetDataDirection（&output， 1， 0x0）; /*set only channel of output tristate buffer to output*/

init_platform（）; /*Initialize the platform hardware resources*/

/*Indefinite loop - running forever*/

while（1）{

switch_data = XGpio_DiscreteRead（&input， 2）; /*Read the switch （SW） value*/

XGpio_DiscreteWrite（&output， 1， switch_data）; /*Write the switch （SW） value to LED （LD）*/

button_data = XGpio_DiscreteRead（&input， 1）; /*Read the button （BTN） value*/

/*Set up if-else-if statement to print message in the

*UART terminal. This depends on whether one or

* more buttons are pressed

*/

if（button_data == 0x0）{} /*If no button is pressed， do nothing*/

/*If button value is binary 0001 （decimal 1）， button 0 （BTN0） is pressed. Use pre-defined function Xil-printf

* to print the message in the terminal

*/

else if（button_data == 0x1）

xil_printf（“button 0 pressed ”）;

/*If button value is “binary 0010 （decimal 2）”， button 1 （BTN1） is pressed. Use pre-defined function Xil-printf

*to print the message in the terminal

*/

else if（button_data == 0x2）

xil_printf（“button 1 pressed ”）;

/*If button value is “binary 0100 （decimal 4）”， button 2 （BTN2） is pressed. Use pre-defined function Xil-printf

*to print the message in the terminal

*/

else if（button_data == 0x4）

xil_printf（“button 2 pressed ”）;

/*If button value is “binary 1000 （decimal 8）”， button 3 （BTN3） is pressed. Use pre-defined function Xil-printf

*to print the message in the terminal

*/

else if（button_data == 0x8）

xil_printf（“button 3 pressed ”）;

else

xil_printf（“multiple buttons pressed ”）; /*All other values， print “multiple buttons pressed*/

usleep（200000）; /*Delay 200000us*/

}

cleanup_platform（）; /*Clean up all caches*/

return 0;

}

運行項目

你可以根據步驟11來運行項目。在你對FPGA進行編程并成功創建應用后，你可以看到以下：

1. 試著按下四個開關，并且各自相對應的LED會亮起

2. 在串口端，按下每一個按鈕，會彈出“按鈕已被按下”的信息。