Управление GPIO

После установки сред Vivado и Vitis в Ubuntu, вы можете разрабатывать приложения с использованием Vitis в системе Ubuntu. Аналогично Windows, вам необходимо сначала создать платформенный проект, а затем создать соответствующий проект приложения.

Настройка проекта Vitis

Создание платформенного проекта

Когда мы создавали проект Petalinux, мы уже импортировали XSA файл в Ubuntu. На этом этапе выберите этот XSA файл и выберите Linux в качестве системы: нажмите finish.

Создание проекта приложения

Создайте проект приложения. На этот раз мы создадим только один проект приложения и организуем различные тесты периферии в модули. Сначала создайте проект приложения:

Нажмите finish, и проект приложения создан.

Текущая конфигурация GPIO включает 2 MIO LED/2 EMIO LED, 2 MIO KEY/2 EMIO KEY и один зуммер.

Управление GPIO через sysfs

В системе Linux GPIO можно удобно управлять через интерфейс sysfs. Ниже приведено, как использовать sysfs для управления GPIO на платформе Zynq-7020.

Определение номера GPIO

GPIO Zynq-7020 разделены на:

• MIO (Multiplexed I/O): 54 вывода, напрямую подключенных к PS (Processing System)

• EMIO (Extended MIO): GPIO, расширенные через PL (Programmable Logic)

Сначала вам нужно определить номер GPIO, которым вы хотите управлять в системе Linux. Номер gpiochips в /sys/class/gpio соответствует первому GPIO и номеру MIO0, который обычно равен 906.

xxxxxxxxxx
# Просмотр имен устройств GPIO
cd /sys/class/gpio
ls
# результат ls: export gpiochip906 unexport
# Это указывает, что имя устройства GPIO - gpiochip906, соответствующий начальному номеру 906
# Есть 54 MIO, поэтому EMIO начинается с 906+54=960

Формула расчета номера GPIO:

• MIO GPIO: исходный номер MIO 0~53, соответствующий номеру Linux 906~959

• EMIO GPIO: номер EMIO начинается с 54, соответствующий номеру Linux, начиная с 960

Например:

• MIO11 соответствует номеру GPIO 917

• EMIO GPIO0 соответствует номеру GPIO 960

Экспорт GPIO

Предполагая, что вы хотите управлять EMIO0, вам нужно сначала экспортировать этот GPIO.

xxxxxxxxxx
# Экспорт GPIO54
echo 960 > /sys/class/gpio/export

Установка направления GPIO

Установите GPIO в режим вывода или ввода:

xxxxxxxxxx
# Установить в режим вывода
echo out > /sys/class/gpio/gpio960/direction

# Или установить в режим ввода
echo in > /sys/class/gpio/gpio960/direction

# Запрос направления вывода
cat /sys/class/gpio/gpio960/direction

Чтение и запись значений GPIO

Режим вывода (управление светодиодами и т.д.):

xxxxxxxxxx
# Вывод высокого уровня
echo 1 > /sys/class/gpio/gpio960/value

# Вывод низкого уровня
echo 0 > /sys/class/gpio/gpio960/value

Режим ввода (чтение кнопок и т.д.):

xxxxxxxxxx
# Чтение значения GPIO
cat /sys/class/gpio/gpio960/value

Отмена экспорта GPIO

После использования вы можете отменить экспорт:

xxxxxxxxxx
echo 960 > /sys/class/gpio/unexport

Управление через программу

Добавление кода в проект Vitis

Щелкните правой кнопкой мыши "src"->"new"->"Folder", чтобы создать папки GPIO и TEST:

Щелкните правой кнопкой мыши "GPIO"->"new"->"File", чтобы создать соответствующие файлы .c/.h; щелкните правой кнопкой мыши "TEST"->"new"->"File", чтобы создать соответствующие файлы .c; щелкните правой кнопкой мыши "src"->"new"->"File", чтобы создать main.c/main.h.

После добавления соответствующего кода окончательная структура проекта выглядит следующим образом:

Компиляция и отладка

Подключение IP-адреса

Откройте Vitis, нажмите на следующую иконку:

Выберите Linux Agent по умолчанию и дважды щелкните, чтобы настроить этот Agent:

Во всплывающем интерфейсе введите IP-адрес платы разработки в поле Host, оставьте порт по умолчанию, изменять не нужно:

После заполнения вы можете нажать Test Connection, чтобы проверить, успешно ли соединение или нет. Следующее содержание указывает на успешное соединение:

Нажмите ok для выхода.

Изменение пути загрузки программы

Поскольку путь загрузки по умолчанию - это первый раздел SD-карты, а первый раздел по умолчанию используется для хранения образов ядра, BOOT.BIN и другой информации. Поэтому создайте новую папку app в /home/root и загрузите скомпилированный .elf файл в эту папку.

Отладка

Вы можете напрямую нажать на иконку в верхнем левом углу, чтобы скомпилировать код, или нажать "build project", как раньше, для компиляции:

Если возникает такая ошибка

Соответствующее решение - добавить путь к файлу заголовка в путь поиска.

Щелкните правой кнопкой мыши на проекте, выберите "C/C++ Build Settings":

После "Add":

После добавления страница:

Теперь компиляция может быть успешной.

Во время отладки Vitis загрузит код в директорию /home/root/app платы разработки для запуска. В этот момент вы можете использовать Vitis для пошаговой отладки или отладки с точками останова.

Основной код

// export GPIO
void export_gpio(int pin) {
    char buffer[4];
    int fd = open("/sys/class/gpio/export", O_WRONLY);
    if (fd < 0) {
        perror("Failed to open export");
        exit(1);
    }
    snprintf(buffer, sizeof(buffer), "%d", pin);
    write(fd, buffer, strlen(buffer));
    close(fd);
    usleep(100000); // wait sysfs node build
}

// set GPIO direction
void set_direction(int pin, const char* direction) {
    char path[64];
    snprintf(path, sizeof(path), "/sys/class/gpio/gpio%d/direction", pin);
    int fd = open(path, O_WRONLY);
    if (fd < 0) {
        perror("Failed to open direction");
        exit(1);
    }
    write(fd, direction, strlen(direction));
    close(fd);
}

//  write GPIO
void write_gpio(int pin, int value) {
    char path[64];
    char val = value ? '1' : '0';
    snprintf(path, sizeof(path), "/sys/class/gpio/gpio%d/value", pin);
    int fd = open(path, O_WRONLY);
    if (fd < 0) {
        perror("Failed to open value for writing");
        exit(1);
    }
    write(fd, &val, 1);
    close(fd);
}

// read GPIO
int read_gpio(int pin) {
    char path[64];
    char val;
    snprintf(path, sizeof(path), "/sys/class/gpio/gpio%d/value", pin);
    int fd = open(path, O_RDONLY);
    if (fd < 0) {
        perror("Failed to open value for reading");
        exit(1);
    }
    read(fd, &val, 1);
    close(fd);
    return (val == '1') ? 1 : 0;
}