TutorialEDK – Embedded Development Kit

REVISADO POR MORAES

EM 31/maio/2012

Definição

• O XPS é um ambiente com ferramentas de software para projetar sistemas embarcados

• O XPS (Xilinx Plataform Studio) é uma interface gráfica que permite o projeto, debug e verificação de sistemas embarcados.

• XPS possui repositórios de cores IPs e drivers

Definição

• O XPS permite a criação de arquiteturas de hardware microprocessadas, disponibilizando dois IPs de processadores:

• Softcore MicroBlaze (Xilinx)

• Hardcore PowerPC405 (IBM)

Definição

• Permite a criação de periféricos com lógica definida pelo usuário

• Utiliza o barramento CoreConnect da IBM para conectar e comunicar processadores e periféricos. Duas interfaces são usadas:

- PLB (Processor Local Bus)- OPB (On-chip Peripheral Bus)

• Os periféricos da arquitetura de hardware do sistema são mapeados em memória

Tutorial

Passos para construção de um sistema embarcado

• Criar um novo projeto no XPS• Escolher uma plataforma alvo• Escolher o processador• Configurar o processador• Configurar interfaces de I/O• Especificar periféricos internos• Projetar o software• Gerar bitstream• Fazer o download do bitstream

Começando

Iremos desenvolver este tutorial na máquina kriti

• Logar-se na kriti• ssh -X kriti.inf.pucrs.br

• Setar as variáveis de ambiente

• source /soft64/source_gaph• module load ise/11.1

• Ir para o diretório de trabalho• mkdir tut_xilinx• cd tut_xilinx/

I – Criação da arquitetura base, para uma dada placa de prototipação

Criação do projeto

- Executar na linha de comando - Criar um novo projeto xps (pode demorar...)

Criação do projeto – seleção da placa

Criação do projeto – número de processadores

Criação do projeto – memória do processador

Escolha dos periféricos

- Escolha os periféricos, removendo DDR, Ethernet Flash

- Escolher a interface serial DCE (as portas seriais são diferentes – atenção!)

- Configure a serial para 57600 bps

- Na sequência NÃO insira memórias cache (next)

Escolha das aplicações de teste- São geradas duas aplicações exemplos – teste de memória e teste

de periféricos

Resumo do projeto- Verifique as mensagens e Finish

Gerado o sistema de base obtemos a seguinte janela

II – Inserção de um periférico do usuário com suporte à interrupção

Criar Periférico

A criação de um periférico é feita em três etapas: (1) criação do template; (2) inclusão do periférico no projeto; (3) conexão do periférico

Nomear o periférico: sugiro usar o mesmo nome - interrupt

O periférico vai ser adicionado a estrutura do projeto atual

Escolha do modo de comunicação – PLB

Notar que pode-se usar FSL

Seleção de suporte a reset, registradores mapeados em memória, interrupção

Configuração da interrupção

Next na janela de Slave Interface Desmarcar

O periférico gerará uma interrupção, sensível a nível

Definição do número de registradores mapeados em memória (MUITO IMPORTANTE): neste exemplo utilizaremos 4

Interface com o barramento PLB - padrão

Interface com o ModelSim – deixar em branco

Marcar a geração de projeto e de auxílio para drivers

Depois: finish

Aqui tem muita informação útil

Arquitetura do sistema

MicroBlaze periférico.vhd User_logic.vhd

OUTROSPERIFÉRICOS

OPB IPIF

PERIFÉRICO DO USUÁRIO

• O periferico.vhd é o wrapper entre o barramento OPB e a lógica do usuário. A princípio não precisa alterar.

• O user_logic é onde o usuário escreve seu hardware.

INCLUSÃO DE FUNCIONALIDADES AO TEMPLATE CRIADO PARA O PERIFÉRICO

•Abrir o arquivo <diretório>\pcores\interrupt_v1_00_a\hdl\vhdl\user_logic.vhd•Observar que foi incluída na entity o pino de interrupção (linha 118):

• IP2Bus_IntrEvent : out std_logic_vector(0 to C_NUM_INTR-1)

•Observar o código entre as linhas 239 – 269 que gera a interrupção. Só mudar o tamanho do COUNT_SIZE para 27 (interrupção mais rápida):

Processo de geração de interrupção

Importar o periférico ao projeto

Segunda etapa : inclusão do periférico no projeto

Importar o periférico cujo template foi

modificado na etapa anterior

Selecionar o periférico previamente criado

Identificar o periférico e a respectiva versão do driver (é interrupt – eu (Moraes) que esqueci do t)

Responder yes

Dizer que o periférico está descrito em VHDL

Indicar a ordem de compilação:

Se o periférico tem mais códigos VHDL insere-se os novos fontes na próxima janela

Recomenda-se olhar o conteúdo.

• A janela seguinte permite acrescentar novos arquivos• Olhar que os últimos dois arquivos VHDL compilados referem-se aos arquivos

VHDL editados nas etapas anteriores

Indicar que este periférico irá se comunicar pelo barramento PLB, em modo escravo

Definir sensitividade e prioridade da

interrupção

• Pino de interrupção: notar que foi detectado - indicar o que o mesmo é sensível ao nível lógico

Next Next Finish

Adicione o periférico ao sistema e o conecte ao barramento PLB

Inserir o periférico(duplo clique ou arraste)

Terceira etapa: conexão do periférico

Conecte-o ao barramento

1. Defina a rede de interrupção

selecionando new_conection – o nome é criado automaticamente

2. Defina o sinal que informará a Microblaze da interrupção

LIGANDO OS FIOS DE INTERRUPÇÃO ENTRE SI

Gerar endereço para o novo periférico

III – Geração do bitstreame software do usuário

Hardware generate netlist longo...

Ao final:

------------------------------- No Partitions were found in this design.-------------------------------NGCBUILD Design Results Summary: Number of errors: 0 Number of warnings: 0Writing NGC file "../implementation/system.ngc" ...Total REAL time to NGCBUILD completion: 1 secTotal CPU time to NGCBUILD completion: 1 secWriting NGCBUILD log file "../implementation/system.blc"...NGCBUILD done.Done!

• Modifique o interrupt_handler

– <diretório>/drivers/interrupt_v1_00_a/src/interrupt.c

– Acrescente no final da função INTERRUPT_Intr_DefaultHandler (linha 66): INTERRUPT_mWriteSlaveReg0(baseaddr, 0, 1);

– O significado é: ao ocorrer a interrupção pelo hardware do usuário, a função interrupt_handler escreve o valor 1 no registrador 0 do periférico (ele será utilizado como semáforo)

Abrir e editar o código fonte da aplicação

Marcar a aplicação TestApp_Memory

como Inativa

Marcar a aplicação TestApp_Peripheral

para inicializar BRAM (ou seja, vai

ser carregada no bitstream)

Abrir o código C

Escrevendo o software com suporte a interrupção

#include "interrupt.h"

void print_registers(){ Xuint32 r1, r2, r3, r4;

r1 = INTERRUPT_mReadSlaveReg0(XPAR_INTERRUPT_0_BASEADDR, 0); // copiar os defines do .h r2 = INTERRUPT_mReadSlaveReg1(XPAR_INTERRUPT_0_BASEADDR, 0); r3 = INTERRUPT_mReadSlaveReg2(XPAR_INTERRUPT_0_BASEADDR, 0); r4 = INTERRUPT_mReadSlaveReg3(XPAR_INTERRUPT_0_BASEADDR, 0); xil_printf("%d %d %d %d\n\r", r1, r2, r3, r4 );

}

Protótipo em: <file>\microblaze_0\include\interrupt.h

Endereço em: <file>\microblaze_0\include\xparameters.h

• Lembrar: já temos o interrupt_handler alterado• Inclua entre os includes e o main o seguinte código

– Impressão dos 4 registradores internos do periférico de interrupção

Ao final do código main inclua:

{ int i, j, vet[10] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};

print("-- **** 2012/1 ** prototipacao - teste de interrupcao -----\r\n"); microblaze_enable_interrupts(); INTERRUPT_Intr_DefaultHandler( (void*) XPAR_INTERRUPT_0_BASEADDR); INTERRUPT_EnableInterrupt((void*) XPAR_INTERRUPT_0_BASEADDR); for(i=0; i<20; i++) { INTERRUPT_EnableInterrupt((void*) XPAR_INTERRUPT_0_BASEADDR);

j=i%10; // escreve nos 3 registradores iniciais do periférico (o primeiro reg é um semaforo) INTERRUPT_mWriteSlaveReg1(XPAR_INTERRUPT_0_BASEADDR, 0, vet[j]+10); INTERRUPT_mWriteSlaveReg2(XPAR_INTERRUPT_0_BASEADDR, 0, vet[j]+20); INTERRUPT_mWriteSlaveReg3(XPAR_INTERRUPT_0_BASEADDR, 0, vet[j]+30); // aguarda que a interrupo ocorra para imprimir os valores dos registradores while( ! (INTERRUPT_mReadSlaveReg0(XPAR_INTERRUPT_0_BASEADDR, 0))); // limpa o semaforo INTERRUPT_mWriteSlaveReg0(XPAR_INTERRUPT_0_BASEADDR, 0, 0); print_registers(); } }

Inicializa o controlador de interrupção, escreve no periférico, aguarda a interrupção e imprime os valores escritos

Compilação e geração do bitstream

• Hardware Generate Bitstream• Só a primeira vez, demora

• Software Build All User Application

• Device Configuration Update Bitstream– A cada alteração do software – update bitstream

IV – Utilização do Sistema

ir para um PCnão resolvida a questão do downloand

e serial no LINUX

Trabalho a fazer

• Depois de validado o projeto, realizar no Linux com uma interface serial

Conexão com a porta serial

• Abrir o aplicativo HyperTerminal (do windows) e configurar a conexão como abaixo: (em accessories communication)

Para determinar a velocidade da serial olhar em <diretório>/microblaze_0/include/xparameters.h os parâmetros da UART:

/* Definitions for peripheral RS232_DCE */#define XPAR_RS232_DCE_BASEADDR 0x84000000#define XPAR_RS232_DCE_HIGHADDR 0x8400FFFF#define XPAR_RS232_DCE_DEVICE_ID 0

#define XPAR_RS232_DCE_BAUDRATE 57600#define XPAR_RS232_DCE_USE_PARITY 0#define XPAR_RS232_DCE_ODD_PARITY 0#define XPAR_RS232_DCE_DATA_BITS 8

Download do bitstream

• Device Configuration Download

• Ou pode-se utilizar o impact, arquivo download.bit (dentro do diretório implementation)

Visualização dos resultados

Termina aqui – a outra seção não foi atualizada

VI – Debug passo a passo(opcional)

Debug usando GDB e execução passo a passo• Seguir as instruções do documento (funciona da mesma forma para a versão 10)

http://www.inf.pucrs.br/~moraes/prototip/lab3/EDK8.1_Spartan3.pdf das páginas 26 a 20,

sessão “Debugging the Design”