系列文章目录

1.点灯

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前言

由于研究生课题组所研制的设备HIGH-POWER SHM SYSTEM是基于ZYNQ的，以下是本人自学ZYNQ的学习记录，所用板卡为：基于 XILINX ZYNQ7000 开发平台的开发板（型号：AX7021B） 2022 款。

一、ZYNQ是什么？

1.FPGA
现场可编程门阵列，是一种以数字电路为主的集成电路芯片，属于可编程逻辑器件。
2.单片机和FPGA

3.Soc
直译是“芯片级系统”，通常简称“片上系统”。，把各种元件整合到一个芯片上。
4.ZYNQ
全可编程片上系统，是一款基于ARM处理器的SoC

二、FPGA开发流程

1.流程图

2.工程管理

1.开发过程中使用的辅助文档文件(如绘图软件绘制的波形图文件等)，该类文件存放的文件夹我们
命名为 doc;
2.新建工程及产生的文件，该类文件存放的文件夹我们命名为prj;
3.开发过程中的 RTL 代码文件，该类文件存放的文件夹我们命名为 rtl;
4.仿真工程与仿真文件，该类文件存放的文件夹我们命名为sim;
下面我们以点亮 led 灯为例，新建的工程文件管理模板截图如下所示。因为我们使用的 FPGA 开发工具
对工程的路径比较敏感，所以工程路径除了英文、数字以及下划线等，不要出现中文或者其它特殊字符，否则 FPGA 开发工具无法识别工程路径。

3.需求分析

按下按键，灯就亮。

4.系统框图

查阅资料发现，按键KEY2 连接到 ZYNQ 芯片 PL 的 IO 管脚上。按键按下，信号为低， ZYNQ 芯片就是
检测到低电平来判断按键是否按下。

查阅资料发现，当连接用户 LED 灯的 IO电压为高时，用户 LED 灯熄灭，当连接 IO 电压为低时，用户 LED 会被点亮。

于是我们可以得出以下结论：

5.编写RTL代码

led.v

module led(
    input   key,    //输入按键，默认高电平；
                    //ZYNQ 引脚名：B35_L9_N；ZYNQ 引脚号：A17
    output  led     //输出led，低电平点亮
                    //ZYNQ 引脚名：B35_L9_P；ZYNQ 引脚号：A16
    );
    
assign led = key;
    
endmodule

6.Modelsim 手动仿真

编写TestBench，用来验证功能模块的设计是否符合预期：
1.向被测功能模块的输入接口添加激励；
2.例化；
3.判断输出是否满足预期。

`timescale 1ns/1ns      //单位/精度

module tb_led();

reg     key;
wire    led;

initial begin
    key <= 1'b1;
    #200
    key <= 1'b0;
    #500
    key <= 1'b1; 
    #1000    
    key <= 1'b0;
    #1000
    key <= 1'b1;
end

led u_led(
    .key    (key),
    .led    (led)
    );

endmodule

一般输入信号定义为寄存器类型（reg），一般输出信号定义为线型（wire）。
编译:

仿真设置：

仿真结果与代码所书写表现一致：

7.Vivado工程

1.新建工程


增添编写好的rtl文件：

器件选型，我使用的板卡为：xc7z020clg484-2

2.分析与综合

I/O分配：
（引脚约束是将‌FPGA模块的I/O端口与FPGA芯片的物理I/O引脚进行连接的过程。通过引脚约束，可以确保设计在FPGA上的正确实现，避免因引脚分配不当导致的时序问题或功能错误。‌）

这里根据查阅引脚图，可以看到我使用的板卡key的引脚为A17，led灯的引脚为A16，且两者的供电电压均为3.3V
故配置管脚的电平标准为：LVCMOS33

保存后生成管脚约束文件：


进行综合：


综合后的原理图：

3.设计与实现

可以看见引脚已经有了映射：

4.下载验证
生成比特流文件：


将板卡如下图插入JTAG下载口，并连接到电脑：

点击连接：


烧录：

完结：
（学完车手真的变得好黑）

总结

以上就是今天要讲的内容，本文仅仅简单XILINX ZYNQ7020的使用，如有任何问题请发送邮件至：zelinliu@nuaa.edu.cn