1 实验任务

本实验任务是通过调用PL端AXI GPIO IP核，使用中断机制，实现PL端按键控制 PS端LED的功能。

2 系统框图

3 软件设计

注意事项：

1. AXI GPIO IP核是双沿触发中断，不可设置；
2. AXI GPIO IP核的中断使能和中断状态都是以通道为单位。

/***************************** Include Files ********************************/
#include <stdio.h>
#include "xil_exception.h"
#include "xparameters.h"
#include "xgpiops.h"
#include "xgpio.h"
#include "xscugic.h"
#include "xstatus.h"
#include "sleep.h"
/************************** Constant Definitions ****************************/
#define PSGPIO_DEVICE_ID  		XPAR_XGPIOPS_0_DEVICE_ID
#define AXIGPIO_DEVICE_ID		XPAR_GPIO_0_DEVICE_ID
#define INTC_DEVICE_ID			XPAR_SCUGIC_SINGLE_DEVICE_ID

#define AXIGPIO_INTR_ID	    	XPAR_FABRIC_AXI_GPIO_0_IP2INTC_IRPT_INTR

#define PS_LED0_GPIO_PIN		0
#define AXIGPIO_CHANNEL1		0x1
/**************************** Type Definitions ******************************/

/***************** Macros (Inline Functions) Definitions ********************/

/************************** Function Prototypes *****************************/
int  PsGpioInit(XGpioPs* PsGpioInstPtr);
int  AxiGpioInit(XGpio* AxiGpioInstPtr);
int  SetupIntrSystem(XScuGic* IntcInstPtr, XGpio* AxiGpioInstPtr, u16 AxiGpioIntrId);
void AxiGpioIntrHandler(void *CallBackRef);
/************************** Variable Definitions ****************************/
XGpioPs PsGpioInst;
XGpio   AxiGpioInst;
XScuGic IntcInst;

u32 KeyPress = 0;
/****************************************************************************/

int PsGpioInit(XGpioPs* PsGpioInstPtr)
{
	//
	int Status;
	XGpioPs_Config* PsGpioConfigPtr;
	//
	PsGpioConfigPtr = XGpioPs_LookupConfig(PSGPIO_DEVICE_ID);
	Status = XGpioPs_CfgInitialize(PsGpioInstPtr, PsGpioConfigPtr, PsGpioConfigPtr->BaseAddr);

	if (Status != XST_SUCCESS) {
		return XST_FAILURE;
	}
	// 设置输出
	XGpioPs_SetDirectionPin(PsGpioInstPtr, PS_LED0_GPIO_PIN, 1);
	// 使能输出
	XGpioPs_SetOutputEnablePin(PsGpioInstPtr, PS_LED0_GPIO_PIN, 1);
	//
	return XST_SUCCESS;
}

int  AxiGpioInit(XGpio* AxiGpioInstPtr)
{
	//
	int Status;
	XGpio_Config* AxiGpioConfigPtr;
	//
	AxiGpioConfigPtr = XGpio_LookupConfig(AXIGPIO_DEVICE_ID);
	Status = XGpio_CfgInitialize(AxiGpioInstPtr, AxiGpioConfigPtr, AxiGpioConfigPtr->BaseAddress);

	if (Status != XST_SUCCESS) {
		return XST_FAILURE;
	}
	// 设置输入
	XGpio_SetDataDirection(AxiGpioInstPtr, AXIGPIO_CHANNEL1, 0x1);
	// 使能中断
	XGpio_InterruptEnable(AxiGpioInstPtr, XGPIO_IR_CH1_MASK);
	XGpio_InterruptGlobalEnable(AxiGpioInstPtr);
	//
	return XST_SUCCESS;
}

/*
 * 如何设置AXI GPIO引脚方向
 *
 * XGpio gpio_instance;
 * int channel = 1; // 假设使用通道1
 * int bit_to_change = 3; // 假设要修改第3位
 *
 * // 初始化GPIO
 * XGpio_Initialize(&gpio_instance, XPAR_XGPIOPS_0_DEVICE_ID);
 *
 * // 读取当前方向寄存器的值
 * u32 current_direction = XGpio_GetDataDirection(&gpio_instance, channel);
 *
// 将第3位设置为输出（0）
 * u32 new_direction_output = current_direction & ~(1 << bit_to_change);
 * XGpio_SetDataDirection(&gpio_instance, channel, new_direction_output);
 *
 * // 将第3位设置为输入（1）
 * u32 new_direction_input = current_direction | (1 << bit_to_change);
 * XGpio_SetDataDirection(&gpio_instance, channel, new_direction_input);
 *
 */

int  SetupIntrSystem(XScuGic* IntcInstPtr, XGpio* AxiGpioInstPtr, u16 AxiGpioIntrId)
{
	//
	int Status;
	XScuGic_Config* IntcConfigPtr;

	// step1. 初始化中断控制器GIC
	IntcConfigPtr= XScuGic_LookupConfig(INTC_DEVICE_ID);
	if (NULL == IntcConfigPtr) {
		return XST_FAILURE;
	}

	Status = XScuGic_CfgInitialize(IntcInstPtr, IntcConfigPtr, IntcConfigPtr->CpuBaseAddress);
	if (Status != XST_SUCCESS) {
		return XST_FAILURE;
	}

	// step2. 在处理器中初始化异常处理功能
	Xil_ExceptionInit();

	// step3. 在处理器中为IRQ中断异常注册处理程序
	Xil_ExceptionRegisterHandler(XIL_EXCEPTION_ID_INT, (Xil_ExceptionHandler)XScuGic_InterruptHandler, IntcInstPtr);

	// step4. 在处理器中使能IRQ中断异常
	Xil_ExceptionEnableMask(XIL_EXCEPTION_IRQ);

	// step5. 在GIC中为外设注册中断处理程序
	// XScuGic_Connect函数将中断源(Int_Id)与中断处理程序(Handler)关联起来；当中断发生时，GIC会调用中断处理程序来处理中断
	Status = XScuGic_Connect(IntcInstPtr, AxiGpioIntrId, (Xil_ExceptionHandler)AxiGpioIntrHandler, (void *)AxiGpioInstPtr);
	if (Status != XST_SUCCESS) {
		return XST_FAILURE;
	}
	// step6. 在GIC中设置外设中断的优先级和触发类型
	XScuGic_SetPriorityTriggerType(IntcInstPtr, AxiGpioIntrId, 0xA0, 0x1);

	// step7. 在GIC中使能外设中断
	XScuGic_Enable(IntcInstPtr, AxiGpioIntrId);

	//
	return XST_SUCCESS;
}

void AxiGpioIntrHandler(void *CallBackRef)
{
	//
	XGpio* AxiGpioInstPtr = (XGpio*)CallBackRef;
	u32 IntrStatus;
	//
	IntrStatus = XGpio_InterruptGetStatus(AxiGpioInstPtr);
	if (IntrStatus==1)
	{
		// 禁用中断
		XGpio_InterruptDisable(AxiGpioInstPtr, XGPIO_IR_CH1_MASK);
		printf("Interrupt Detected.\n");
		KeyPress = 1;
	}
	//
	return;
}

int main()
{
	//
	int Status;
	u32 LedValue;
	u32 KeyValue;
	//
	printf("AXI GPIO Interrupt Control LED Test\n");
	//
	Status = PsGpioInit(&PsGpioInst);
	if (Status == XST_FAILURE) {
		printf("PS GPIO Init Failed.\n");
	}
	//
	Status = AxiGpioInit(&AxiGpioInst);
	if (Status == XST_FAILURE) {
		printf("AXI GPIO Init Failed.\n");
	}
	//
	Status = SetupIntrSystem(&IntcInst, &AxiGpioInst, AXIGPIO_INTR_ID);
	if (Status == XST_FAILURE) {
		printf("Setup Interrupt System Failed.\n");
	}
	//
	while(1)
	{
		if (KeyPress==1)
		{
			usleep(200000);
			KeyValue = XGpio_DiscreteRead(&AxiGpioInst, AXIGPIO_CHANNEL1);
			if ((KeyValue & (1 << 0)) == 0) {
				LedValue = ~XGpioPs_ReadPin(&PsGpioInst, PS_LED0_GPIO_PIN);
				XGpioPs_WritePin(&PsGpioInst, PS_LED0_GPIO_PIN, LedValue);
			}
			KeyPress = 0;
			XGpio_InterruptClear(&AxiGpioInst, XGPIO_IR_CH1_MASK);
			XGpio_InterruptEnable(&AxiGpioInst, XGPIO_IR_CH1_MASK);
		}
	}
	//
	return 0;
}