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ZYNQ笔记（二）：MIO 、EMIO

news 2025/7/1 10:15:42

版本：Vivado2020.2（Vitis）

任务：使用GPIO MIO 和 EMIO 实现按键 KEY 控制 LED（两个PL端LED、两个PS端KEY）

一、MIO 、EMIO 介绍

二、硬件设计

三、软件设计

四、效果

一、MIO 、EMIO 介绍

特性	MIO	EMIO
位置	PS端直接控制，不占用PL资源	通过PL扩展，占用FPGA逻辑和引脚
数量	固定（如Zynq-7000有54个）	灵活，取决于PL可用引脚
延迟	低（直接由PS控制）	较高（需通过PL路由）
用途	标准外设（UART、I2C、SPI等）	扩展外设、自定义接口、PS-PL交互
配置方式	Vivado Zynq配置界面直接分配	需在PL中连接信号到引脚

二、硬件设计

（1）ZYNQ 其他配置不赘述，本次用到了UART（用作debug）、MIO、EMIO。配置如下：注意Bank0、1分别设置3.3V和1.8V,根据原理图进行设置，图二为原理图。

两个PL端LED用了两个EMIO管脚，设置EMIO位宽为2。

（2）最后整体 bd 设计部分如图所示：设计检查、Generate Output Products、 Create HDL Wrapper、管脚约束、Gnerate Bitstream、Export Hardware（包含比特流文件）、启动 Vitis。

约束管脚是对PL端进行管脚分配，PS端的管脚是固定的不用分配引脚，其编号需查看开发板手册或原理图，可直接在Vitis中软件定义。此外注意PL端的GPIO_0管脚在软件中编号54，GPIO_1对应编号55，（ZYNQ7000为例，MIO54个固定管脚占用0到53共54个编号，EMIO管脚低位开始从54依次编号）

三、软件设计

#include "stdio.h"
#include "xparameters.h"
#include "xil_printf.h"
#include "xgpiops.h"
#include "sleep.h"

//===========================自定义宏===========================//

#define GPIO_DEVICE_ID  	XPAR_XGPIOPS_0_DEVICE_ID //宏定义器件ID（GPIO_DEVICE_ID为简化名）
#define MIO_KEY0  	        50						 //宏定义KEY管脚（PS端KEY，根据开发板设值，这里对应GPIO MIO 50）
#define MIO_KEY1  	        51						 //宏定义KEY管脚（PS端KEY，根据开发板设值，这里对应GPIO MIO 51）
#define EMIO_LED0 	        54						 //宏定义LED管脚（PL端LED，根据EMIO管脚分配设值，这里对应GPIO 54）
#define EMIO_LED1  	        55						 //宏定义LED管脚（PL端LED，根据EMIO管脚分配设值，这里对应GPIO 55）

//===========================实例化===========================//

XGpioPs Gpio;				    //定义GPIO引脚（实例化）

//===========================函数、变量声明===========================//

static void Gpio_Init();        //GPIO初始化（包括MIO和EMIO）
static void LED_blink();        //LED闪烁

//===========================主函数===========================//
int main()
{
	u32 key0_value;
	u32 key1_value;
	print("GPIO MIO EMIO TEST! \r\n");

	Gpio_Init(); //GPIO初始化
	LED_blink(); //LED闪烁测试
	LED_blink();

	while(1)
	{
		//从GPIO引脚读数据（PS端KEY0、1）
		key0_value = XGpioPs_ReadPin(&Gpio, MIO_KEY0);
		key1_value = XGpioPs_ReadPin(&Gpio, MIO_KEY1);

		//写数据到GPIO引脚（PL端LED0、1）
		XGpioPs_WritePin(&Gpio, EMIO_LED0, key0_value);
		XGpioPs_WritePin(&Gpio, EMIO_LED1, key1_value);
	}
	return 0;
}

//===========================GPIO初始化===========================//
void Gpio_Init()
{
	int Status;
	//定义器件ID（指针类型）
	XGpioPs_Config * ConfigPtr;

	//根据器件ID，查找器件配置信息
	ConfigPtr = XGpioPs_LookupConfig(GPIO_DEVICE_ID);

	//初始化GPIO的驱动（如果失败串口打印报错，函数如有状态返回值，都可以进行debug，这里举一个例子）
	Status = XGpioPs_CfgInitialize(&Gpio, ConfigPtr,ConfigPtr->BaseAddr);
	if (Status != XST_SUCCESS) {
			print("XGpioPs_CfgInitialize Failed\r\n");
		}

	//GPIO方向设置（0输入/1输出）
	XGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio, EMIO_LED0, 1);
	XGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio, EMIO_LED1, 1);
	XGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio, MIO_KEY0,  0);
	XGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio, MIO_KEY1,  0);

	//设置输出使能（1使能）
	XGpioPs_SetOutputEnablePin(&Gpio, EMIO_LED0, 1);
	XGpioPs_SetOutputEnablePin(&Gpio, EMIO_LED1, 1);
}

//===========================LED闪烁===========================//
void LED_blink()
{
	//向GPIO写1
	XGpioPs_WritePin(&Gpio, EMIO_LED0, 0x1);
	XGpioPs_WritePin(&Gpio, EMIO_LED1, 0x1);

	sleep(1);//延迟1s（头文件sleep.h内秒延时函数，还有usleep微秒级延时）

	//向GPIO写0
	XGpioPs_WritePin(&Gpio, EMIO_LED0, 0x0);
	XGpioPs_WritePin(&Gpio, EMIO_LED1, 0x0);

	sleep(1);//延迟1s
}