技术

<font color="#FF8000">作者：Huster-ty </font>

Xenomai是一种采用双内核机制的Linux 内核的强实时扩展。由于Linux 内核本身的实现方式和复杂度，使得Linux 本身不能使用于强实时应用。在双内核技术下，存在一个支持强实时的微内核，它与Linux 内核共同运行于硬件平台上，实时内核的优先级高于Linux 内核，它负责处理系统的实时任务，而Linux 则负责处理非实时任务，只有当实时内核不再有实时任务需要处理的时候，Linux内核才能得到运行的机会。所以Xenomai与传统Linux组成双内核以弥补Linux实时性差的缺陷。

<strong>前言：</strong>

ZYNQ 7000有三种GPIO：MIO，EMIO，AXI_GPIO

MIO是固定管脚的，属于PS，使用时不消耗PL资源；EMIO通过PL扩展，使用时需要分配管脚，使用时消耗PL管脚资源；AXI_GPIO是封装好的IP核，PS通过M_AXI_GPIO接口控制PL部分实现IO，使用时消耗管脚资源和逻辑资源。

使用的板子是zc702。

<strong>1.MIO方式</strong>

为了快速实现算法板级验证，PC端需要通过JTAG或以太网与FPGA形成通路。最简单便捷的方案是利用协议栈芯片，用户可以无视底层，利用简单的SPI协议读写寄存器实现复杂的TCP UDP等网络协议。当然带宽会受限于SPI接口有效速率，本文采用芯片为W5500，支持10M/100M自适应，其理论值高达80Mbps，基本达到算法验证的要求。

　　ZYNQ可以通过灵活的EMIO模拟SPI接口，从而在最少改动官方demo的前提下移植C语言驱动程序。本文着重讲述EMIO的C语言软件驱动方式及可重用封装，封装后可以接口方式被其他应用程序直接调用，非常方便。直接上代码，再加以说明。
/*
* EMIO_ope.c
*
*/

<font color="#FF8000">作者： OpenSLee，来源：FPGA开源工作室</font>

1. 背景知识

在Xilinx提供的很多ip如VDMA ，OSD，Mixer，TPG等等，在使用前都需要进行配置，配置接口往往是AXI-Lite接口，正常情况下我们一般自己编写配置逻辑或者通过MB/ZYNQ等对IP进行配置，如果在我们使用到XDMA的同时也使用到需要AXI-Lite配置的ip的话，那么有一种新的方法可以对这类型IP进行配置。首先说说XDMA，XDMA是Xilinx封装好的PCIE DMA传输IP，可以很方便的把PCIE总线上的数据传输事务映射到AXI总线上面，实现上位机直接对AXI总线进行读写而对PCIE本身TLP的组包和解包无感。

FPGA毕竟不是ASIC，对时序收敛的要求更加严格，本文主要介绍本人在工程中学习到的各种时序约束技巧。

首先强烈推荐阅读官方文档UG903和UG949，这是最重要的参考资料，没有之一。它提倡要在设计的早期阶段就要排除问题，越到后期时序的改善就越困难。其中HLS层次对性能的影响是最大的。

本文将从代码风格，时序修正，工程设置等几个方面介绍本人的实践经验，希望让各位初学者快速提高，也希望FPGAer能给出宝贵建议。

<strong>1. 代码风格</strong>
推荐使用Xilinx language templates的代码块，这里的代码能够综合出正确且结构简洁的电路，包括移位寄存器，乘法，复数乘法，FIR滤波器等，凡是涉及到的模块尽量使用官方写法。

<strong>前言：</strong>

使用的板子是zc702。用Vivado的IP核搭建最小系统，包括ARM核（CPU xc7z020），DDR3（4×256M），一个UART串口（Mini USB转串口），纯PS，通过串口打印出HelloWorld，工程虽小，五脏俱全，算是一种朝圣。配置要和板子对应，大家注意修改。

操作步骤：

硬件部分

<font color="#FF8000">作者：做但不能忘思考 ，来源：FPGA2嵌入式</font>

<strong>0. 概述</strong>

做FPGA开发或者是嵌入式开发，数字图像处理是一个很大的领域，回顾下大学里学的模电，数电，单片机原理，数字图像处理，通信理论，MATLAB，目前比较前沿的Python等知识联系起来，能更好的指明人生规划的方向。

<strong>1. 模拟电路</strong>

在Vivado FIR滤波器设计与仿真（一）中产生了两路正弦信号，频率分别为4MHz和5MHz,今天要进行FIR滤波器设计，在进行滤波器设计之前，需要对滤波器的参数进行设置，需要借助MATLAB软件或者Filter Solutions软件，这次使用Filter Solutions来进行参数设定。

<strong>一. 概述</strong>

Verilog HDL不同于我们学过的C，Python等软件设计语言；Verilog是一门硬件描述语言。这里有两个关键词：硬件，描述。

硬件：表示我们时刻要从数字电路系统的角度去认识和学习Verilog HDL

描述：而不是设计。因此表示在用动手进行Verilog编写之前，电路的架构至少已经在你脑子里构建好了，而Verilog只是把它描述出来而已。

从上面两点可以看出，Verilog的学习与编写，不能想软件那样自由，要以数字电路系统为根本。

反过来讲，学习Verilog，可以从下面三个问题入手：

1.设计对象有哪些需要描述？

2.如何描述它们？

前言：

偶数分频容易得到：N倍偶数分频，可以通过由待分频的时钟触发计数器计数，当计数器从0计数到N/2-1时，输出时钟进行翻转，并给计数器一个复位信号，使得下一个时钟从零开始计数。以此循环下去。

奇数分频如何得到呢？

第一部分  奇数分频

奇数分频方法：

N倍奇数分频，首先进行上升沿触发进行模N计数，计数到（N-1）/2时输出时钟翻转，同时进行下降沿触发的模N计数，计数到（N-1）/2时输出时钟翻转时，进行输出时钟时钟翻转。两个占空比非50%的n分频时钟相或运算，得到占空比为50%的奇数N分频时钟。

或者使用“相与”，方法与上相同，只是翻转的数值变为（N-2）/2。

　本文设计思想采用明德扬至简设计法。上一篇博文中定制了自定义MAC IP的结构，在用户侧需要位宽转换及数据缓存。本文以TX方向为例，设计并验证发送缓存模块。这里定义该模块可缓存4个最大长度数据包，用户根据需求改动即可。

　　该模块核心是利用异步FIFO进行跨时钟域处理，位宽转换由VerilogHDL实现。需要注意的是用户数据包位宽32bit，因此包尾可能有无效字节，而转换为8bit位宽数据帧后是要丢弃无效字节的。内部逻辑非常简单，直接上代码：
`timescale 1ns / 1ps

Vivado HLS中常见的接口类型有：

1. ap_none

         默认类型，该类型不适用任何I/O转换协议，它用于表示只读的输入信号，对应于HDL中的wire类型。

2. ap_stable

         只用于输入信号，其具体实现方式仍为ap_none。它用于向Vivado HLS的综合器表明该信号在两次复位之间值是不变的。

3. ap_vld

在数据端口port_name的基础上创建一个额外的数据有效信号指示< port_name >_vld。

4. ap_ack

         在数据端口port_name的基础上创建一个额外的应答信号指示< port_name >_ack。

5. ap_hs

对于ZYNQ MPSoC有以下几个文件，

1.FSBL

这个FSBL跟zynq-7000的fsbl是一样的，用户可以选择用cortex-a53制作启动的fsbl文件，也可以选择用cortex-r5来制作启动的fsbl文件。

2.PMUFW （pmufw.elf）

PMU的配置文件，但这个不是必须的，用户是可选的，MPSOC有LPD.FPD.PL三路电源轨，PMU是为了更好的管理电源和控制功耗，一般情况下，大部分客户不需要修改这个elf文件，这个文件不是制作BOOT.bin必须要的。

3.ARM Trusted Firmware(bl31.elf)

ARM Trusted Firmware文件，是一个arm加密固件，用户根据需要来定制，这个文件不是制作BOOT.bin必须要的。

PYNQ项目是一个新的开源框架，使嵌入式编程人员在无需设计可编程逻辑电路的情况下充分发挥Xilinx Zynq All Programmable SoC（APSoC）的功能。

当我们使用vivado搭建好硬件设计后就要在SDK下进行程序编写了，在SDK中我们可以建立C/C++工程，所以就有很多的库函数可以调用，那么问题来了，如何查询我想要的API函数呢？或者是该API函数如何使用？

下面我将以GPIO的IPCore为例介绍如何查询API函数。

1.将vivado设计好的硬件设计导入到SDK中，就可以把SDK代码编辑区的变迁也让切换到system.mss页面，可以看到Target Information，operating system，peripheral drivers和libraries。

2.可以看到所有的外设都已被列出来，单击每类外设后面的"Documentation"超链接即可打开其相应的API函数说明页面。以及个人外设可以导入例程供你参考。

<font color="#FF8000">作者：浅搁 FPGA2嵌入式</font>

<strong>1. 前言</strong>

IP核这个东西相信很多人都不陌生吧，不管是哪个FPGA厂家，都会有自己的一些现成IP核供用户使用，从而节省设计的开发时间。在一个设计中，个人觉得将模块变成一个个直观的图形界面更有助于理清思路，增强整个设计的逻辑性。以前用过Microsemi的开发平台，觉得挺人性化的，你写完代码后，直接把.v文件拉到画布中，文件便会以图形模块的形式显示出来，然后拖动鼠标便可以把两个模块的对应引脚连接起来，十分方便直观。

<strong>2. Vivado中的IP核封装</strong>

<strong>创建综合运行</strong>
一个“运行（run）”是指定义和配置设计在综合过程中的各方面，包括：使用 的Xilinx器件、应用的约束集、启动单个或多个综合的选项、控制综合引擎结果的选项。点击Flow菜单中的Create Funs，或在Design Runs窗口中：

<font color="#FF8000">作者：高世皓</font>

<strong>一、概述</strong>

LUT中文名字叫查找表。以7系列的FPGA为例，每一个Slice里面有四个LUT。FPGA就是通过LUT实现大量的组合逻辑，以及SLICEM里面的LUT还可以构成RAM,Shift Register，以及Multiplexers。这篇文章我们一起来学习LUT如何构成组合逻辑。

<strong>二、LUT实现原理</strong>
LUT，中文名字叫做查找表，其原理其实也就是一个一个查找表，根据输入去找到相应位置的信号，然后做输出。说白了就好像一个小容量的ROM，把输入当作地址信号，对LUT里面预存的内容进行寻址。