構(gòu)建SoC系統(tǒng)，畢竟是需要實(shí)現(xiàn)PS和PL間的數(shù)據(jù)交互，而像上一講那樣PL主機(jī)與PL從機(jī)之間通過AXI4-Lite總線進(jìn)行交互有點(diǎn)殺雞用牛刀了。

如果PS與PL端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，可以直接設(shè)計(jì)PL端為從機(jī)，PS端向PL端的reg寫入數(shù)據(jù)即可，但是對(duì)于圖像處理等大數(shù)據(jù)量的數(shù)據(jù)交互來說，PL端的BRAM畢竟容量有限，很難用BRAM作為兩者間的數(shù)據(jù)緩存器。對(duì)于這樣的應(yīng)用來說，利用DDR3作為PS端與PL端之間交互的數(shù)據(jù)緩存器是最合適不過的。

1.工程規(guī)劃

再ZedBoard板子的硬件設(shè)計(jì)方案中，DDR芯片的管腳是綁定到Zynq的DDR接口上的。

而Zynq系統(tǒng)的這個(gè)DDR總線接口有是鏈接在其內(nèi)部“Memory Interfaces”中的“DDR2/3,LPDDR2 Controller”可配置硬核上的。

因此，要想PL訪問板上的DDR3存儲(chǔ)器，必須借道Zynq中的“Memory Interfaces----DDR2/3,LPDDR2 Controller”（后文簡(jiǎn)稱“DDR3 Controller”）。根據(jù)之前的經(jīng)驗(yàn)，在Zynq系統(tǒng)中，ARM Core（CPU）能夠訪問硬核“DDR3 Controller”，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可以確定“DDR3 Controller”一定是一個(gè)從設(shè)備，而PL要想訪問“DDR3 Controller”的話，PL一定要是一個(gè)主設(shè)備，由PL發(fā)起讀寫操作。

“DDR3 Controller”是封裝在Zynq子系統(tǒng)中的，因此，PL必須連接Zynq的從機(jī)接口。從上圖可以看出，Zynq有兩個(gè)從機(jī)接口，分別是“32b GP AXI Slave Ports”和“High Performance AXI 32b/64b Slave Ports”根據(jù)名稱可以看出，一個(gè)是高性能的，另一個(gè)應(yīng)該是普通的。之前Zynq作為主機(jī)連接AXI4-Lite從設(shè)備時(shí)，走的是“32b GP AXI Master Ports”，可以輔助證明，對(duì)于本節(jié)應(yīng)用，走的接口應(yīng)該是“32b GP AXI Slave Ports”。

交互數(shù)據(jù)將會(huì)經(jīng)過Zynq子系統(tǒng)的內(nèi)部總線（用空再考證一下是什么名稱）控制器“Central Interconnect”轉(zhuǎn)發(fā)給Memory Interfaces。具體數(shù)據(jù)交互路徑如下圖所示：

根據(jù)上述分析，SoC系統(tǒng)集成方案框圖如下：

根據(jù)之前的經(jīng)驗(yàn)，利用向?qū)傻腜L端AXI4-Lite Master IP 用戶用例再txn負(fù)脈沖觸發(fā)下，主機(jī)模塊的邏輯是連續(xù)4次（次數(shù)默認(rèn)為4，可通過修改參數(shù)C_M00_AXI_TRANSACTIONS_NUM的數(shù)值改變次數(shù)）向遞增的地址區(qū)間寫入4組測(cè)試數(shù)據(jù)，測(cè)試數(shù)據(jù)每次加1。然后主機(jī)模塊自動(dòng)讀取剛才寫入數(shù)據(jù)的地址內(nèi)的數(shù)據(jù)，將讀的的數(shù)據(jù)與寫入數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，如果正確，主機(jī)IP的ERROR信號(hào)保持低電平，如果錯(cuò)誤，ERROR給出高電平。

本文后面的行為仿真證明：再次給主機(jī)IP模塊一個(gè)txn的觸發(fā)信號(hào)，重新執(zhí)行4次寫入操作+4次讀取操作+比較操作。只不過每次觸發(fā)都從原始基地址開始操作，目標(biāo)寄存器地址并不增加。

本節(jié)的測(cè)試工程本著少改動(dòng)邏輯代碼的原則，仍基本采用此邏輯。每次按鍵觸發(fā)，執(zhí)行4次寫操作+4次讀操作+比對(duì)檢查操作，增加利用4個(gè)LED燈表示每個(gè)地址比對(duì)結(jié)果是否正確（如果正確LED燈亮）。但是當(dāng)再次按下按鈕，LED燈全滅，松開按鈕后再執(zhí)行一組（4次寫操作+4次讀操作+比對(duì)檢查）操作，只是新的一組操作地址會(huì)遞進(jìn)增加。

2.Zynq系統(tǒng)裁剪

創(chuàng)建工程后，添加一個(gè)Zynq IP核，然后調(diào)用官方對(duì)ZedBoard板中Zynq子系統(tǒng)的默認(rèn)配置。

得到默認(rèn)的Zynq硬核配置如下圖所示：

對(duì)應(yīng)的Zynq封裝如下圖所示：

明顯看出有很多Zynq中的硬核在本項(xiàng)目中是不需要的，修改配置，將其裁剪掉。

修改后的Zynq配置顯示如下：

Zynq的封裝圖如下所示：

輸出端的FCLK_CLK0和FCLK_RESET0_N是輸出時(shí)鐘和復(fù)位信號(hào)。這兩個(gè)信號(hào)的出處已在前一個(gè)圖中進(jìn)行標(biāo)注。

ZedBoard開發(fā)板的ARM端時(shí)鐘由IC18有源晶振提供33.33333MHz的時(shí)鐘信號(hào)，綁定到Zynq芯片的F7（PS_CLK）管腳上，該管腳是Zynq子系統(tǒng)（PS）的時(shí)鐘信號(hào)。如果工程中添加了Zynq子系統(tǒng)，Vivado會(huì)自動(dòng)將F7綁定到Zynq子系統(tǒng)的PS_CLK管腳上（其實(shí)也不需要綁定，這是固話的。F7本身就是專用引腳，但是從硬件結(jié)構(gòu)上也可以看出一個(gè)工程只能實(shí)例化一個(gè)Zynq子系統(tǒng)）。該綁定在約束文件上看不到，而在“Synthesis Design”的“I/O Planning”頁(yè)面中可以看到。（因?yàn)檫@個(gè)管腳是專用管腳，不需要綁定）這里欠個(gè)圖，后文會(huì)有，記著啊?。?！

FCLK_CLK0是經(jīng)過一個(gè)時(shí)鐘管理模塊（類似V4中的DCM）生成的，可以修改其參數(shù)。Zynq中包含了4個(gè)時(shí)鐘生成模塊。配置界面如下：

如果取消勾選，Zynq將不輸出時(shí)鐘信號(hào)。

那對(duì)于PL端的時(shí)序邏輯模塊，需要另外尋找時(shí)鐘信號(hào)，在ZedBoard開發(fā)板上，IC17有源晶振提供100MHz的GCLK時(shí)鐘信號(hào)，連接到Y(jié)9上，可用PL端使用。但是這種方案PS端和PL端由獨(dú)立的時(shí)鐘分別驅(qū)動(dòng)，必須考慮跨時(shí)鐘域問題。

取消FCLK_CLK0的勾選后，Zynq的封裝圖如下所示：

FCLK_CLK0管腳就沒有了，但是FCLK_RESET0_N仍然存在，因?yàn)閆ynq中的Resets模塊是不可配置的。但是Resets有四路輸出，為什么這里只有1個(gè)呢？是不是跟FCLK_CLKx有綁定呢？

【添加，事后發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)CLK_RESET0_N也是可以關(guān)閉的，操作如下】

太強(qiáng)大的軟件了，永遠(yuǎn)別覺得自己學(xué)明白了?。?！

為了驗(yàn)證上述疑問，勾選兩路FCLK_CLK0和FCLK_CLK2，觀察之后的Zynq模塊封裝如下所示：

沒有喚出其余的幾路Resets信號(hào)。如何召喚其他幾路復(fù)位信號(hào)，還得研究研究。

【個(gè)人猜想】：這個(gè)FCLK_RESET0_N應(yīng)該是跟Zynq子系統(tǒng)的復(fù)位工作是同步的，有可能Zynq子系統(tǒng)收到復(fù)位信號(hào)（PS-RST，BTN7，C9，低電平復(fù)位）后，F(xiàn)CLK_RESET0_N被拉低，等待一定時(shí)間保證Zynq子系統(tǒng)復(fù)位完成后，再延時(shí)一段時(shí)間，再拉高，是的PL端的模塊完成復(fù)位進(jìn)入正常工作狀態(tài)時(shí)，Zynq子系統(tǒng)一定已經(jīng)正常工作。

本項(xiàng)目中，Zynq子系統(tǒng)裁剪完畢后，封裝圖采用下圖方案。

利用FCLK_CLK0驅(qū)動(dòng)PL端的時(shí)序邏輯。而將Y9管腳引入的100MHzGCLK信號(hào)旁路。

再來看看S_AXI_GP0，即AXI4總線接口（兼容AXI4-Lite）。如下圖所示：

終于，畫箭頭的管腳我們都熟悉了。其他的以后再說。

至此，Zynq子系統(tǒng)我們裁剪完畢了。

【還有個(gè)問題】：“DDR3 Controller”硬核在Zynq子系統(tǒng)內(nèi)部的內(nèi)存映射還沒有看到。打開Address Editor頁(yè)面，也沒有配置信息。

另外，作為從機(jī)接口，讀寫地址總線均為32bits，而不像之前的驗(yàn)證方案，從機(jī)的讀寫地址去掉高位的段地址只留下低位的offset Address，這樣的地址接口，能跟PL端的AXI InterConnect匹配嗎？

3.PL端主機(jī)IP核設(shè)計(jì)編碼

根據(jù)之前的經(jīng)驗(yàn)，利用向?qū)梢粋€(gè)AXI4-Lite Master IP示例代碼，構(gòu)建主從模塊直連的測(cè)試系統(tǒng)，從機(jī)模塊默認(rèn)內(nèi)部寄存器數(shù)量為4個(gè)，構(gòu)建本仿真系統(tǒng)時(shí)，將從機(jī)模塊內(nèi)部寄存器數(shù)量設(shè)置為32個(gè)，其余不用修改。

功能仿真文件（詳見附錄2），模擬連續(xù)兩次觸發(fā)txn信號(hào)，設(shè)置參數(shù)，每次txn觸發(fā)執(zhí)行兩次寫讀操作，對(duì)應(yīng)的仿真結(jié)果如下圖所示。

每次txn觸發(fā)，起始地址均歸零，即恢復(fù)成初始地址0x4000_0000，寫入的數(shù)據(jù)也變?yōu)槌跏贾?xaa00_0000。跟工程設(shè)計(jì)的邏輯需求不一致。

因此根據(jù)需求改造代碼邏輯，底層模塊的源碼詳見附錄。編碼時(shí)一定避免Multi-Driver禁告。修改后的邏輯仿真結(jié)果如下所示。

可也看出主機(jī)模塊的功能滿足設(shè)計(jì)要求。

之后將該IP核加入到工程的IP Catalog中。

4.在Block Design中增加PL端IP核

首先在Block Design中實(shí)例化一個(gè)AzIP_AXI_Master_3的一個(gè)IP模塊，如下圖所示，此時(shí)沒有連接。

點(diǎn)擊頁(yè)面上的Run Connection Audomation按鈕，自動(dòng)創(chuàng)建連接。整形以后如下圖所示。新加的兩個(gè)模塊都是老朋友了，基本邏輯核管腳時(shí)序都基本明確了。此時(shí)再來看這個(gè)連接，基本上就沒有問題了。圖中用彩色標(biāo)注出了PL端的時(shí)鐘信號(hào)和復(fù)位信號(hào)。均由Zynq子系統(tǒng)產(chǎn)生。

同樣按F6鍵檢查連接，如果檢查無(wú)誤，表示這個(gè)系統(tǒng)的“原理圖”畫的基本沒有問題了。

5.內(nèi)存映射分析

點(diǎn)擊Address Editor標(biāo)簽，看一看，這個(gè)圖前文在zynq子系統(tǒng)配置完后曾經(jīng)出現(xiàn)過，但是當(dāng)時(shí)是沒有數(shù)據(jù)的，現(xiàn)在我們放在一起對(duì)比一下：

下面我們嘗試解讀一下，第一幅圖時(shí)，軟件僅僅檢測(cè)到存在一個(gè)AXI Slave接口GP0，當(dāng)時(shí)沒有匹配的，所以沒有數(shù)據(jù)，但是當(dāng)我們加上自行設(shè)計(jì)的AXI Master接口IP后，軟件將二者匹配上了，通過層級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，Zynq上的GP0的Slave接口是匹配用戶IP的主機(jī)接口的，然后軟件自動(dòng)分配了地址。有一個(gè)Base Name，名字是GP0_DDR_LOWOCM，這個(gè)名字沒看過，不過猜也知道是跟GP0口和DDR相關(guān)的，神奇軟件怎么知道我想操作DDR呢？猜想應(yīng)該是配置Zynq時(shí)，配置了DDR，所以在Zynq中的總線控制其中激活了DDR相關(guān)的段地址，即DDR_LOWCOM。

為了驗(yàn)證上述想法，在Zynq中裁剪掉DDR，具體操作如下：

得到的Zynq封裝如下：

可以看到Zynq子系統(tǒng)各種去掉了DDR Control模塊，再看Address Editor頁(yè)面。

可以看到，由于GP0模塊的存在，對(duì)于Zynq內(nèi)部總線接口來說，它配置了一個(gè)地址GP0_LOW_OCM，關(guān)鍵詞是OCM，經(jīng)過查詢，得知OCM的意思是片上存儲(chǔ)器（On-Chip Memory），說白了就是內(nèi)存映射地址。Zynq內(nèi)部任何一個(gè)可配置的外設(shè)硬核，其電路均已經(jīng)硬件實(shí)現(xiàn)了，對(duì)應(yīng)的Zynq內(nèi)部片地址也是固定的，增加外設(shè)，應(yīng)該就會(huì)有新的片內(nèi)地址。

增加了外設(shè)USRT1，SD0，USB0，ENET0，QUARD SPI，注意此時(shí)沒有激活DDR Controller模塊。先來看看Zynq的封裝。

再來看Address Editor頁(yè)面

可以看到，對(duì)于Quard SPI模塊，有單獨(dú)的地址映射GP0_QSPI_LINEAR，而USRT1，SD0，USB0，ENET0等外設(shè)沒有，根據(jù)Zynq的結(jié)構(gòu)圖，大膽猜測(cè)，USRT1，SD0，USB0，ENET0等外設(shè)均包含在IO Peripherals模塊內(nèi)，因此它們的統(tǒng)一片內(nèi)地址映射（OCM）的基地址均為GP0_IOP，其中IOP應(yīng)該就是IO Peripherals的簡(jiǎn)寫。

開始這些數(shù)據(jù)都沒有分配地址，但是前面說了，Zynq中，由于硬件結(jié)構(gòu)都是固定的，剪裁操作是指不激活某些功能模塊，個(gè)人猜測(cè)目的可能是為了低功耗，但是對(duì)應(yīng)的功能模塊的內(nèi)存地址映射都是固定的，跟用戶設(shè)計(jì)的SoC工程無(wú)關(guān)。

所以這些Zynq內(nèi)部的映射應(yīng)該是固定的，我們?cè)趺茨軌蚩吹侥兀奎c(diǎn)擊Address Editor中的Auto Assign Address按鈕，如下圖所示，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)填寫響應(yīng)內(nèi)存映射的Offset Address和Range了。這些都應(yīng)該是經(jīng)由GP0路由到這些外設(shè)硬核的映射地址。

【補(bǔ)充】LOW_OCM應(yīng)該就是低速（低性能）存儲(chǔ)器地址。有低速對(duì)應(yīng)的肯定就有高速。如下所示。

勾選上圖所示項(xiàng)，應(yīng)該能夠打開HIGH_OCM

從上文看出，對(duì)于GP0_QSPI_LINEAR和GP0_IOP的命名并沒有LOW和OCM等信息。Zynq外設(shè)配置不變，僅僅是勾選上圖Allow Access to High OCM項(xiàng)，地址映射數(shù)據(jù)如下。其中HIGH_OCM應(yīng)該是個(gè)獨(dú)立的內(nèi)存區(qū)域。

去除USRT1，SD0，USB0，ENET0，QUARD SPI等外設(shè)，啟動(dòng)DDR Control，仍然勾選Allow Access to High OCM項(xiàng)，得到的Zynq封裝如下圖：

對(duì)應(yīng)的Address Editor頁(yè)面如下：

可以看出DDR還是屬于LOW_OCM，而HIGH_OCM應(yīng)該是Zynq系統(tǒng)中的一個(gè)特殊區(qū)域，具體在哪還不確定，因?yàn)楦鶧DR無(wú)關(guān)，這里暫時(shí)就不關(guān)注了。

由于PL中的IP核對(duì)Zynq管理的DDR操作是通過地址進(jìn)行的，因此我們需要對(duì)DDR的內(nèi)存映射整明白。下面再研究研究。

GP0_LOW_OCM已經(jīng)沒有了，但是其對(duì)應(yīng)的地址被包含在GP0_DDR_LOWOCM地址段的低位區(qū)間上。

回想《筆記3：PS讀寫DDR3存儲(chǔ)》中的內(nèi)存映射：

對(duì)應(yīng)的片外DDR3存儲(chǔ)芯片的地址的起始位為0x00100000，和這個(gè)有點(diǎn)意思。

當(dāng)然，Address Editor頁(yè)面中的Offset Address參數(shù)和Range參數(shù)是可以修改的，而High Address參數(shù)是根據(jù)前兩個(gè)參數(shù)計(jì)算出來的。

必須對(duì)Zynq子系統(tǒng)的內(nèi)存映射原理特別明白，才能正確修改這些參數(shù)，因此我們?cè)谏钊胙芯垦芯?，看看能不能整明白?/p>

為了深度研究這個(gè)問題，在Xilinx Documentation Navigator中搜索OCM，得到如下信息。

可以看到OCM還分為指令OCM和數(shù)據(jù)OCM。但是這些文件都是比較老的，不是針對(duì)Zynq芯片的。沒有收獲。

上圖這些文件也沒用，這些講到都是在PL端用HDL編碼實(shí)現(xiàn)一個(gè)與DDR直接向量的接口控制器的使用方案，而不是設(shè)計(jì)到Zynq的地址映射方案。

換個(gè)思路，查詢Zynq的技術(shù)文檔。

在該文檔中得到一些信息，先摘錄如下：

Zynq內(nèi)部有256KB的RAM，就是前面GP0_LOW_OCM或者GP0_HIGH_OCM映射的嗎？這個(gè)有意思，一定想辦法找到。因?yàn)橹皩?shí)驗(yàn)中C語(yǔ)言程序可能就運(yùn)行在這個(gè)內(nèi)存空間中。

這是前文提到的I/O Peripherals中的內(nèi)容。

ZedBoard板子用到的芯片是XC7Z020，封裝為clg484，但是由于芯片上覆蓋了個(gè)散熱片，不知道是-?。有空問問供貨商。

難道是-1？？？可憐啊，CPU主頻最高為667MHz。上圖應(yīng)該是從配置文件中獲得的，硬件具體是-?其實(shí)還是從芯片絲印看最可靠。不過應(yīng)該差別不會(huì)太大，畢竟是通用開發(fā)板，不是為了最求性能的。

下面圖很重要！

250KB的RAM（OCM)在圖中箭頭處。

我的猜測(cè)，前面出現(xiàn)的內(nèi)存映射Base Name，應(yīng)該指的是Central Interconnect的出口，示意圖如下：

找到了，就是在這篇文檔中，有下列信息：

從上圖看到，0x0000_0000是DDR and OCM，

0xFFFC_0000是OCM

那么Zynq內(nèi)的256KB RAM(OCM)到底怎么訪問呢？？？？郁悶

最后的DDR內(nèi)存映射配置按照系統(tǒng)默認(rèn)的，如下：

記得主機(jī)模塊開發(fā)是，使用的默認(rèn)起始地址是0x4000_0000，這個(gè)在代碼中定義的。不過利用IP核的GUI也能看到。

從前文知道，這個(gè)地址是向PL AXI Slave Port #0，即GP0的，Size是1G。

【問題】PL 中的Master IP向0x4000_0000地址寫入數(shù)據(jù)，經(jīng)過PL中的AXI Interconnect直連，將會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)給GP0，GP0收到后，怎么在轉(zhuǎn)給DDR呢？？？？

【個(gè)人猜測(cè)】：傳入的地址-0x4000_0000，然后進(jìn)行路由判斷嗎？假設(shè)是這樣的，跑起來看看。

至此，本實(shí)驗(yàn)的硬件設(shè)計(jì)完畢。保存后，退出Block Design頁(yè)面。

6.封裝?& Synthesis

然后記得創(chuàng)建HDL Wrapper，

之后對(duì)這個(gè)工程進(jìn)行Run Synthesis。

結(jié)果沒有error和critical warning。

7.行為仿真

原想對(duì)這個(gè)包含Zynq的頂層模塊進(jìn)行行為仿真，但是看了一眼端口定義。

跟DDR相關(guān)的接口時(shí)序我根本沒法設(shè)定，故此放棄了。

直接下板測(cè)試吧。

8.管腳綁定

綜合完成后，進(jìn)入Synthesized Design頁(yè)面，先看看Schematic

然后重點(diǎn)看I/O Planning

根據(jù)原理圖，PS_CLK（F7）和PS_POR_B(B5)是在Bank500上，驅(qū)動(dòng)電壓是3.3V，而PS_RST(C9)是在Bank501上，驅(qū)動(dòng)電壓是1.8V。但是這幾項(xiàng)是Fixed，改不了，就這樣吧。

只能綁定用戶管腳，最后的配置圖如下：

之后會(huì)創(chuàng)建約束文件。

之后，執(zhí)行Run Implementation和Generate Bitstream。

9.是否還需要啟用SDK

直接下板嘗試。

沒有反應(yīng)啊。郁悶！Why？？？？

時(shí)序邏輯沒反應(yīng)，先檢查時(shí)鐘信號(hào)和復(fù)位信號(hào)，在本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，PL端的時(shí)鐘信號(hào)和復(fù)位信號(hào)均是從Zynq子系統(tǒng)中輸出的，因此對(duì)工程做如下改變，將時(shí)鐘信號(hào)和復(fù)位信號(hào)引到板上的LED燈處，用于顯示和測(cè)量。

該工程Synthesis & Implementation后，仍然通過Hardware Manager下載后，現(xiàn)象為FCLK_CLK0驅(qū)動(dòng)的LED燈常亮，使用示波器檢測(cè)輸出為持續(xù)高電平，F(xiàn)CLK_RESET0_N驅(qū)動(dòng)的LED燈不亮。根據(jù)現(xiàn)象猜測(cè)，Zynq子系統(tǒng)中的時(shí)鐘單元沒有正常工作。

原因分析（個(gè)人觀點(diǎn)）：因?yàn)閆ynq其實(shí)是一個(gè)ARM系統(tǒng)，其內(nèi)部的硬核要想按照配置正常工作，應(yīng)該是在初始化階段對(duì)相應(yīng)硬核的控制寄存器進(jìn)行初始化配置，如果是使用Hardware Manager下載是無(wú)法操作這一步的。因此嘗試使用SDK進(jìn)行SoC工程配置。

10.是否還需要啟用SDK

根據(jù)之前的學(xué)習(xí)，使用SDK有下列幾步，不清楚的參看之間的學(xué)習(xí)筆記。

第一步：Vivado中Export Hardware...(其中需要Include Bitstream)

第二步：Vivado中Launch SDK

第三步：SDK中創(chuàng)建板載支持庫(kù)函數(shù)，Board Support Package

第四步：創(chuàng)建用戶工程，Application Project

第五步：編譯

第六步：Program FPGA

下面對(duì)其中跟本實(shí)驗(yàn)有關(guān)的進(jìn)行簡(jiǎn)單說明

（1）在第三步中，啟用SDK可以看到內(nèi)存映射信息，跟內(nèi)存相關(guān)的一個(gè)是DDR，一個(gè)是Zynq系統(tǒng)內(nèi)部的RAM，內(nèi)存地址如下，根據(jù)標(biāo)題分析，應(yīng)該是Zynq子系統(tǒng)內(nèi)部，對(duì)于CPU來說的地址設(shè)定。

個(gè)人猜測(cè)：從上圖可以看出在Zynq內(nèi)部，對(duì)于兩個(gè)CPU Core，同一個(gè)硬核，操作地址是相同的，從而能夠?qū)崿F(xiàn)雙核的數(shù)據(jù)交互。比如ps7_cortexa9_0能夠直接對(duì)0x0010_0000的DDR讀寫數(shù)據(jù)，同樣的ps7_cortexa9_1也可以對(duì)該地址的DDR直接讀寫數(shù)據(jù)。同時(shí)這將會(huì)帶來一個(gè)問題就是同步。另外，還有個(gè)問題就是如果是雙核運(yùn)行，每個(gè)核都將有自己獨(dú)立的代碼段和?？臻g（這兩個(gè)空間是程序運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)使用的，用戶不能強(qiáng)行進(jìn)行讀寫操作），而堆空間是用戶自行申請(qǐng)使用的內(nèi)存空間，通常用來進(jìn)行用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，也就是說堆空間才是雙core可以公用的。而無(wú)論代碼段、?？臻g、堆空間的物理載體都是內(nèi)存（RAM or DDR），因此c語(yǔ)言嵌入式程序?qū)ξ锢韮?nèi)存直接讀寫時(shí)，要避免對(duì)代碼段和棧空間的地址進(jìn)行操作。而對(duì)代碼段和?？臻g的配置應(yīng)該是在編譯過程中的link階段配置的。具體配置接口如下：

這是配置界面，與傳統(tǒng)ARM開發(fā)對(duì)應(yīng)的配置文件如下所示，相應(yīng)的詳細(xì)原理參考傳統(tǒng)ARM開發(fā)的相關(guān)知識(shí)。

（2）對(duì)Zynq子系統(tǒng)中各個(gè)硬核的初始化配置。

前面分析過，對(duì)于Zynq子系統(tǒng)，在不使用CPU Core的架構(gòu)設(shè)計(jì)中，如果僅僅使用HardWare下載，Zynq子系統(tǒng)內(nèi)部的外設(shè)硬核也是不能正常工作的。前面分析認(rèn)為是沒有進(jìn)行初始化配置，在SDK軟件中，打開ps7_init.tcl文件如下圖所示，從名字可以看出，這是一個(gè)初始化的腳本配置文件，既然是tcl文件，應(yīng)該就不需要c語(yǔ)言調(diào)用，而是直接配置，下面截圖可以看出是對(duì)PLL硬核，Clock硬核、DDR硬核控制寄存器的初始化配置。

其中猜測(cè)：mask_write 0XF8000008 0x0000FFFF 0x0000DF0D

應(yīng)該表示的是向0xF800_0008地址寫入數(shù)據(jù)0x0000_ffff_0000_df0f(共計(jì)32bits)

在Run時(shí)，SDK軟件會(huì)在配置“Run ps7_init”項(xiàng)對(duì)應(yīng)的邏輯狀態(tài)下自動(dòng)調(diào)用該tcl文件完成初始化操作的。

（3）在第四步創(chuàng)建用戶工程（Application Project）時(shí)，如果還按照之前的經(jīng)驗(yàn)選擇“Hello World”，將會(huì)顯示如下信息：

提示信息為:目前硬件項(xiàng)目設(shè)計(jì)中沒有Uart外設(shè)硬核，因此該示例不能創(chuàng)建，真丟本實(shí)驗(yàn)，僅有Peripheral Tests和Empty Application兩項(xiàng)可以使用。經(jīng)過驗(yàn)證，利用這兩個(gè)模版都可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)要求，這里只介紹Empty Application模版

使用Empty Application模版，創(chuàng)建的工程如下所示：

可以看出并沒有任何c語(yǔ)言文件。

在src中創(chuàng)建一個(gè)c語(yǔ)言文件main.c（文件名可以隨便起），其中自行輸入一個(gè)main函數(shù)（必須是這個(gè)函數(shù)名），保存后，SDK會(huì)自動(dòng)編譯，生成一個(gè)debug文件和binaries項(xiàng)。

可以看出，這里main函數(shù)里什么都沒有做。

【補(bǔ)充】對(duì)內(nèi)存分配的進(jìn)一步分析研究

雙擊Binaries下的elf文件，顯示如下信息：

可以看出，編譯完成之后，編譯軟件對(duì)嵌入式程序進(jìn)行的內(nèi)存劃分。而且系統(tǒng)空間大小地址都分配在ddr的低地址區(qū)間，因本實(shí)驗(yàn)測(cè)試時(shí)，選用的DDR地址空間應(yīng)以高地址空間為宜。

在詳細(xì)分析elf文件中對(duì)內(nèi)存的劃分，重點(diǎn)看下圖部分。

編譯軟件分析完畢后，得到的?？臻g其實(shí)地址為0010_a030，棧空間大小為0000_3800(14K Bytes)。(0010_a030+0000_3800=0010_d830)

c語(yǔ)言嵌入式軟件中，如果不是直接地址操作，本實(shí)驗(yàn)編譯后的軟件使用的數(shù)據(jù)空間為：0010_0000~0010_d830，空間大小為：54.046875K Bytes。

因此，本實(shí)驗(yàn)中對(duì)DDR的內(nèi)存讀寫測(cè)試，測(cè)試的內(nèi)存地址區(qū)間從0020_0000開始為宜。

另外前文分析時(shí)說過，板載DDR為512MB，但是在vivado生成的system.hdf文件中，定義的ps7_ddr_0的內(nèi)存空間范圍只有511MB，少了1MB，當(dāng)時(shí)不知道這1MB時(shí)怎么被貪污的。

【個(gè)人猜測(cè)】但是再看elf文件，可以看到0000_0000開始的空間，是用來進(jìn)行Debug調(diào)試的，因此被Vivado+SDK系統(tǒng)給扣下了，對(duì)用戶不可見。

創(chuàng)建完用戶邏輯后，配置Run As...項(xiàng)，用于下載程序。

其中，Run Configurations頁(yè)面前面已經(jīng)見過很多次，這次重點(diǎn)說明的地方已經(jīng)框出：

其中“Reset Processor”僅僅時(shí)重新下載C語(yǔ)言嵌入式程序，download to processor

當(dāng)選中“Reset Entire System”項(xiàng)，會(huì)先下載PL端的bit文件，然后再下載C語(yǔ)言嵌入式程序，download to processor。

具體說明如下所示。

選擇reset processor項(xiàng)后，run成功，SDK Log窗口顯示如下信息，可以看出，先執(zhí)行ps_init.tcl腳本，配置PS的硬核，在運(yùn)行ps7_post_config(具體工作內(nèi)容還沒整明白)，然后復(fù)位ps7_cortexa9_0（是的c語(yǔ)言程序從main函數(shù)開始運(yùn)行）。

在開發(fā)板上，程序下載成功后，如果按BTN6(PROG)，相當(dāng)于Program FPGA這一項(xiàng)需要重做。因此開發(fā)板不再有反應(yīng)。

在開發(fā)板上，程序下載成功后，如果按BTN9(PS-RST)，相當(dāng)于zynq子系統(tǒng)復(fù)位，而非CPU（ps7_cortexa9_0）復(fù)位，此時(shí)需要重新執(zhí)行Run ps7_init這一項(xiàng)。因此開發(fā)板不再有反應(yīng)。

【結(jié)果】下載成功后，開發(fā)板反應(yīng)如設(shè)計(jì)所示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：

當(dāng)設(shè)置PL端的Master設(shè)備訪問的地址為0x4020_0000(0x4000_0000為32b GP AXI Slave Port的地址?+ 0x0020_0000為DDR內(nèi)的地址)時(shí)，下板運(yùn)行結(jié)果表明內(nèi)存讀寫操作是失敗的。

當(dāng)設(shè)置PL端的Master設(shè)備訪問的地址為0x0020_0000(為Zynq子系統(tǒng)內(nèi)CPU對(duì)DDR訪問的地址段)時(shí)，下板運(yùn)行結(jié)果表明內(nèi)存讀寫操作是成功的。

【結(jié)論】：

1. 只要SoC系統(tǒng)中，用到了Zynq子系統(tǒng)，無(wú)論邏輯上是否激活CPU，都需要使用SDK進(jìn)行下載，原因時(shí)初始化Zynq子系統(tǒng)中硬核。

2. PL端對(duì)Zynq子系統(tǒng)中的寄存器進(jìn)行操作，不需要考慮進(jìn)行二次內(nèi)存封裝，直接使用Zynq內(nèi)設(shè)定的地址即可。即整個(gè)芯片PL+PS是采用統(tǒng)一地址映射的。

編輯：黃飛

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