玩转Zynq连载35——基于Vivado的Virtual IO在线板级调试

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1 概述

         基于Vivado的板级调试介绍，可以参考文档《玩转Zynq-基础篇：基于Vivado的在线板级调试概述.pdf》。这里我们以zstar_ex55工程为例，对FPGA的Virtual IO（简称VIO）使用进行介绍和实战操练。

 

2 探测阶段

         识别出VIO的待探测信号如图所示，对于VIO而言，reg_rdtest是我们要写入到axi_gp_data.v模块的信号；reg_second则是我们从axi_gp_data.v模块读出的数据。换句话说，如果我们要使用VIO探测这些信号，reg_rdtest就是我们要从VIO中产生的信号（VIO的output）；reg_second就是我们在VIO上显示的信号（VIO的input）。

图识别出探测信号

         如图所示，在IP Catalog中点击Debug & Verification --> Debug --> VIO(Virtual Input/Output)开启VIO的IP核配置页面。

图 VIO IP核

         如图所示，VIO配置页面中，General Options中设定Input Probe Count的数量，即FPGA中output到VIO中进行观察显示的信号数量（每个信号的位宽可以在PROBE_IN Ports中设置）；同时设定Output Probe Count的数量，即需要送到FPGA中进行实时变化的信号数量（每个信号的位宽可以在PROBE_OUT Ports中设置）。reg_second这个信号是input probe，因此设置Input Probe Count为1；reg_rdtest这4个信号是output probe，因此设置Output Probe Count也为1。

图 VIO配置的General Options页面

         如图所示，在PROBE_IN Ports中可以设置每个input信号的位宽，reg_second这个input port的位宽是32，因此设定PROBE_IN0的位宽为32。

图 VIO配置的PROBE_IN Ports页面

         如图所示，在PROBE_OUT Ports中可以设置每个output信号的位宽。reg_rdtest的位宽是32，因此设置PROBE_OUT0的位宽是32。

图 VIO配置的PROBE_OUT Ports页面

         如图所示，在Source --> IP Sources下，可以看到出现了vio_0的IP，Instantiation Template展开后可以看到有VHDL和Verilog两种版本的例化模板。

图VIO例化模板文件

         例化模板文件的代码如图所示。复制例化模板的代码，修改对应括号内的信号名称和FPGA系统中的匹配，就完成了VIO的代码集成。

图例化模板文件代码

         如图所示，在模块axi_gp_data.v中，例化VIO模块如下。

图例化VIO IP核模块

 

3 实现阶段

         完成VIO的基本配置和IP核例化后，对工程进行全编译，生成bit文件。

 

4 分析阶段

         如图所示，将工程编译产生的.bit文件下载到FPGA中，并将嵌入式软件产生的.elf文件在处理器上运行起来。

         如图所示，在Hardware Manager --> Hardware下，双击打开hw_vio_1，即例化的VIO的调试界面。

图 Hardware窗口

         弹出的New Dashboard对话框中，如图所示，勾选hw_vio_1，点击OK。

图 New Dashboard对话框

         如图所示，在dashboard_2界面中，点击左侧的“+”号，弹出Add Probes中，选中所有的信号，点击OK。就将所有的VIO连接好的信号添加到dashboard_2的调试界面中。

图添加可用的VIO接口信号

         如图所示，点击选中信号名所在行，右键单击，在弹出菜单中点击Radix就可以看到所有支持的Vaule显示进制，可以点击Unsigned Decimal，即无符号十进制。

         此时，reg_second寄存器就以十进制显示每秒递增1的数据。

         连接的PuTTY打印窗口中，每隔5秒左右会打印一行数据，即reg_rdtest寄存器的值。

         在VIO的调试窗口中，我们也注意到reg_rdtest寄存器默认显示16进制[H]0000_0000，可以将鼠标移动的该值上面点击并修改数据为[H]5511_6699。

         随后我们可以看到PuTTY上打印的VIO input Data也随之更新了。

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