zynq中三种实现GPIO的方式
本文介绍在zynq中三种实现GPIO的方式，分别为MIO、EMIO和IP方式。
MIO和EMIO方式是使用PS部分的GPIO模块来实现GPIO功能的，支持54个MIO（可输出三态）、64个输入和128个输出（64个输出和64个输出使能）EMIO
而IP方式是在PL部分实现 GPIO功能，PS部分通过M_AXI_GP接口来控制该GPIO IP模块；另外EMIO模块虽然使用PS部分GPIO但也使用了PL部分的管脚资源。
MIO方式实现GPIO
vivado中zynq设置如下图
由图中可见要选中打开GPIO，其下自动显示可用于GPIO的MIO（当MIO作为其他功能时就不能作为GPIO使用了），其中MIO 7、MIO 8只能作为输出使用，因为它们用于VMODE管脚（参考UG585第14章：14.2.3）
软件部分如下
#include <stdio.h> #include "platform.h" #include "xgpiops.h" #define LED1 0 #define LED2 9 static void delay(int dly) { int i, j; for (i = 0; i < dly; i++) { for (j = 0; j < 0xffff; j++) { ; } } } int main() { int Status; XGpioPs_Config *ConfigPtr; XGpioPs Gpio; init_platform(); ConfigPtr = XGpioPs_LookupConfig(XPAR_PS7_GPIO_0_DEVICE_ID); Status = XGpioPs_CfgInitialize(&Gpio, ConfigPtr, ConfigPtr->BaseAddr); if (Status != XST_SUCCESS){ return XST_FAILURE; } XGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio, LED1, 1); XGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio, LED2, 1); XGpioPs_SetOutputEnablePin(&Gpio, LED1, 1); XGpioPs_SetOutputEnablePin(&Gpio, LED2, 1); while (1) { XGpioPs_WritePin(&Gpio, LED1, 0); XGpioPs_WritePin(&Gpio, LED2, 1); delay(1000); XGpioPs_WritePin(&Gpio, LED1, 1); XGpioPs_WritePin(&Gpio, LED2, 0); delay(1000); } cleanup_platform(); }1234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041424344454647 EMIO方式实现GPIO
vivado中zynq设置如下图
图中可知GPIO中选择使用EMIO，并选择位宽（这里例子中选择3）；其vivado中连接如下图
上图可知除了FIXED IO和DDR接口外，还多了3个3对（一个输入，一个输出和一个输出使能）GPIO管脚。
不同于MIO，这里三个IO管脚（一个输入，一个输出和一个输出使能在自动生成的顶层模块中合并为一个IO）要绑定到芯片对应管脚上
软件部分如下
#include <stdio.h> #include "platform.h" #include "xgpiops.h" #define LED_R 54 #define LED_G 55 #define LED_B 56 #define LED_ON 0 #define LED_OFF 1 static void delay(int dly) { int i, j; for (i = 0; i < dly; i++) { for (j = 0; j < 0xffff; j++) { ; } } } int main() { int Status; XGpioPs_Config *ConfigPtr; XGpioPs Gpio; init_platform(); ConfigPtr = XGpioPs_LookupConfig(XPAR_PS7_GPIO_0_DEVICE_ID); Status = XGpioPs_CfgInitialize(&Gpio, ConfigPtr, ConfigPtr->BaseAddr); if (Status != XST_SUCCESS) { print("cfg init err\n"); return XST_FAILURE; } XGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio, LED_R, 1); XGpioPs_SetOutputEnablePin(&Gpio, LED_R, 1); XGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio, LED_G, 1); XGpioPs_SetOutputEnablePin(&Gpio, LED_G, 1); XGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio, LED_B, 1); XGpioPs_SetOutputEnablePin(&Gpio, LED_B, 1); while (1) { XGpioPs_WritePin(&Gpio, LED_R, LED_ON); delay(1000); XGpioPs_WritePin(&Gpio, LED_G, LED_ON); delay(1000); XGpioPs_WritePin(&Gpio, LED_B, LED_ON); delay(1000); XGpioPs_WritePin(&Gpio, LED_R, LED_OFF); delay(1000); XGpioPs_WritePin(&Gpio, LED_G, LED_OFF); delay(1000); XGpioPs_WritePin(&Gpio, LED_B, LED_OFF); delay(1000); } cleanup_platform(); }12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243444546474849505152535455565758 类似MIO方式（都为PS部分GPIO操作），设置为输出并设置输出使能，但要注意这里的GPIO号是从54开始的3个。
IP方式实现GPIO
vivado中zynq设置如下图
图中可知GPIO中MIO和EMIO都不选择，但要打开M_AXI_GP接口（这里选择M_AXI_GP0）和复位管脚，如下图
当然用到了PL部分逻辑则至少需要一个时钟输出到PL部分，这里选择FCLK_CLK0输出50MHz，如下图
推荐加入zynq后，不要自动连接，再加入gpio并位宽设置为3，具体设置如下图
GPIO设置好后，再点击上面的蓝色字体的自动连接，即可得到上面的连接，这样可以减少手动连接量。
最后vivado中连接如下图
与EMIO类似需要将顶层三个GPIO管脚要绑定到芯片对应管脚上。
软件部分如下
#include <stdio.h> #include "platform.h" #include "xgpio.h" #define AXI_GPIO_DEVICE_ID XPAR_GPIO_0_DEVICE_ID #define XGPIO_BANK1 1 #define XGPIO_BANK2 2 #define LED34_R_PIN 0x01 #define LED34_G_PIN 0x02 #define LED34_B_PIN 0x04 static void delay(int dly) { int i, j; for (i = 0; i < dly; i++) { for (j = 0; j < 0xffff; j++) { ; } } } int main() { XGpio_Config *XGpioCfg; XGpio XGpio; int Status; init_platform(); XGpioCfg = XGpio_LookupConfig(AXI_GPIO_DEVICE_ID); Status = XGpio_CfgInitialize(&XGpio, XGpioCfg, XGpioCfg->BaseAddress); if (Status != XST_SUCCESS) { return XST_FAILURE; } XGpio_SetDataDirection(&XGpio, XGPIO_BANK1, ~(LED34_R_PIN | LED34_G_PIN | LED34_B_PIN)); XGpio_DiscreteWrite(&XGpio, XGPIO_BANK1, LED34_R_PIN | LED34_G_PIN | LED34_B_PIN); while (1) { XGpio_DiscreteWrite(&XGpio, XGPIO_BANK1, ~LED34_R_PIN); delay(1000); XGpio_DiscreteWrite(&XGpio, XGPIO_BANK1, ~(LED34_R_PIN | LED34_G_PIN)); delay(1000); XGpio_DiscreteWrite(&XGpio, XGPIO_BANK1, ~(LED34_R_PIN | LED34_G_PIN | LED34_B_PIN)); delay(1000); XGpio_DiscreteWrite(&XGpio, XGPIO_BANK1, ~(LED34_G_PIN | LED34_B_PIN)); delay(1000); XGpio_DiscreteWrite(&XGpio, XGPIO_BANK1, ~(LED34_B_PIN)); delay(1000); XGpio_DiscreteWrite(&XGpio, XGPIO_BANK1, LED34_R_PIN | LED34_G_PIN | LED34_B_PIN); delay(1000); } cleanup_platform(); return 0; }12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243444546474849505152535455 这里实现的功能与EMIO方式中功能相同，当时IP方式中为PL部分实现的GPIO，所以调用的函数与前面两种GPIO实现函数不同，注意包含的GPIO头文件，前两种是#include "xgpiops.h"而这最后一种为#include "xgpio.h"
总结
MIO和EMIO方式使用PS部分的GPIO模块，其中MIO方式不占用PL部分资源，其输出管脚只能为固定的54个（而且要在未被其它外设使用的情况下），EMIO方式会占用PL的管脚资源，其管脚可在PL部分任意选择（除特殊功能管脚），IP方式除了占用PL部分管脚资源外还会占用PL部分逻辑资源，所以其GPIO功能在PL部分实现其调用函数也和前两种不同，最后EMIO和IP方式在vivado都需要绑定管脚。
