linux - 在 linux 操作系统下的 Zybo 中管理与 AXI 连接的自定义 IP 设备

Question

我关注了关于 linux 驱动程序的 xilinx wiki (Linux-GPIO-Driver)，以便通过 MIO 和 EMIO 引脚控制连接到 PS 的 GPIO。

然后我给通过AXI总线连接到PS的PL添加了一些基本的外设。这是我的设计:

这个包含 PL 外围设备信息的文件是在设备树源中自动生成的:

/ {
amba_pl: amba_pl {
    #address-cells = <1>;
    #size-cells = <1>;
    compatible = "simple-bus";
    ranges ;
    axi_gpio_0: gpio@41200000 {
        #gpio-cells = <2>;
        compatible = "xlnx,xps-gpio-1.00.a";
        gpio-controller ;
        reg = <0x41200000 0x10000>;
        xlnx,all-inputs = <0x0>;
        xlnx,all-inputs-2 = <0x0>;
        xlnx,all-outputs = <0x0>;
        xlnx,all-outputs-2 = <0x0>;
        xlnx,dout-default = <0x00000000>;
        xlnx,dout-default-2 = <0x00000000>;
        xlnx,gpio-width = <0x4>;
        xlnx,gpio2-width = <0x20>;
        xlnx,interrupt-present = <0x0>;
        xlnx,is-dual = <0x0>;
        xlnx,tri-default = <0xFFFFFFFF>;
        xlnx,tri-default-2 = <0xFFFFFFFF>;
    };
    axi_gpio_1: gpio@41210000 {
        #gpio-cells = <2>;
        compatible = "xlnx,xps-gpio-1.00.a";
        gpio-controller ;
        reg = <0x41210000 0x10000>;
        xlnx,all-inputs = <0x1>;
        xlnx,all-inputs-2 = <0x0>;
        xlnx,all-outputs = <0x0>;
        xlnx,all-outputs-2 = <0x0>;
        xlnx,dout-default = <0x00000000>;
        xlnx,dout-default-2 = <0x00000000>;
        xlnx,gpio-width = <0x4>;
        xlnx,gpio2-width = <0x20>;
        xlnx,interrupt-present = <0x0>;
        xlnx,is-dual = <0x0>;
        xlnx,tri-default = <0xFFFFFFFF>;
        xlnx,tri-default-2 = <0xFFFFFFFF>;
    };
    axi_gpio_2: gpio@41220000 {
        #gpio-cells = <2>;
        compatible = "xlnx,xps-gpio-1.00.a";
        gpio-controller ;
        reg = <0x41220000 0x10000>;
        xlnx,all-inputs = <0x1>;
        xlnx,all-inputs-2 = <0x0>;
        xlnx,all-outputs = <0x0>;
        xlnx,all-outputs-2 = <0x0>;
        xlnx,dout-default = <0x00000000>;
        xlnx,dout-default-2 = <0x00000000>;
        xlnx,gpio-width = <0x4>;
        xlnx,gpio2-width = <0x20>;
        xlnx,interrupt-present = <0x0>;
        xlnx,is-dual = <0x0>;
        xlnx,tri-default = <0xFFFFFFFF>;
        xlnx,tri-default-2 = <0xFFFFFFFF>;
    };
};
};

上面描述的所有参数都出现在文件夹内的linux-device-tree中:/sys/firmware/devicetree/base/amba_pl

例如:/sys/firmware/devicetree/base/amba_pl/gpio@41200000

我可以找到这些文件

#gpio-cells
compatible
gpio-controller
linux,phandle
name
phandle
reg
xlnx,all-inputs
xlnx,all-inputs-2
xlnx,all-outputs
xlnx,all-outputs-2
xlnx,dout-default
xlnx,dout-default-2
xlnx,gpio-width
xlnx,gpio2-width
xlnx,interrupt-present
xlnx,is-dual
xlnx,tri-default
xlnx,tri-default-2

我还发现(在:/sys/bus/platform/drivers)与 gpio 相关的驱动程序对应于我在内核 menuconfig 中启用的选项。有关这些驱动程序的文档可在此处找到:drivers-on-gpio

但老实说，我仍然不知道如何管理以及如何与 zynq 的 PL 端的通用 IP 通信(在这个例子中，我想玩 LED 和按钮，通过 axi 接口(interface)连接到附言)

我想我要做的是玩内存中的读/写操作。你能给我任何关于我需要遵循的方式的信息吗？您是否知道与此任务相关的任何信息来源？是否有一些示例说明如何管理以及在哪里可以找到 xilinx-tools 自动生成的正确驱动程序？我会感谢任何支持!

这样做的目的是学习基础知识，以便控制与 AXI 连接的任何通用 ip。

Answer 1

正如我在评论中发表的那样，我能够从用户空间应用程序控制 AXI GPIO 外设，但无需使用 GPIO 驱动程序。我读了很多东西，直到我意识到由于这些外围设备使用内存映射接口(interface)，我无法使用 GPIO 驱动程序。我只能使用 GPIO 驱动程序来控制 MIO 和 EMIO 引脚。当 pl.dtsi 由 Xilinx 工具创建时，外围设备显示为 xps-gpio-1.00.a 这一事实让我感到困惑。我们可以在我在问题中发布的代码中看到:compatible = "xlnx,xps-gpio-1.00.a";

我遇到的解决方案是使用 mmap() 函数 ( man mmap ) 将物理内存中的外设控制寄存器映射到我的应用程序将使用的用户空间内存，并且它在执行时知道但不知道前。我们可以通过查看 Vivado 程序方框图设计的地址编辑器选项卡的偏移地址字段来了解外围物理地址，正如我们在这里看到的:
我还建议查看外围设备数据表 (link)。
最后这是我使用的代码:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/mman.h>

#define IN 0
#define OUT 1

#define GPIO_0_BASE_ADDR    0x41200000
#define GPIO_1_BASE_ADDR    0x41210000
#define GPIO_ADDR_RANGE     0x10000

int main(void)
{

    int fd;
    int value = 0;

    void *gpio0_virtual_add, *gpio1_virtual_add;    //pointers to the virtual memory

    /* Open /dev/mem file */
    fd = open ("/dev/mem", O_RDWR);
    if (fd < 1) {
        printf("***error opening dev file");
        return -1;
    }

    /* mmap the devices into memory */
    gpio0_virtual_add = mmap(NULL, GPIO_ADDR_RANGE, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, GPIO_0_BASE_ADDR);
    if (&gpio0_virtual_add==MAP_FAILED){
        printf("map failed\n");
    }   else {
        printf("device mapped to user space, %d\n", gpio0_virtual_add);
    }

    gpio1_virtual_add = mmap(NULL, GPIO_ADDR_RANGE, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, GPIO_1_BASE_ADDR);

    if (&gpio1_virtual_add==MAP_FAILED){
        printf("map 2 failed\n");
    }   else {
        printf("2 device  mapped to user space, %d\n", gpio0_virtual_add);
    }

    /* Read/Write value from/to the device register */
    while (value!=5){
        value = *((unsigned *)(gpio1_virtual_add));     //read value from the buttons
        *((unsigned *)(gpio0_virtual_add)) = value;     //turn on the leds
    }

    /*free virtual memory*/
    munmap(gpio0_virtual_add, GPIO_ADDR_RANGE);         
    munmap(gpio1_virtual_add, GPIO_ADDR_RANGE);

    return 0;
}

如果我解释的内容或代码有误或令人困惑，请告诉我并随时更正。