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2021-12-27 「PYNQ を使って Python で手軽に FPGA を活用 (5)」をXSDK実装

Posted at 2021-12-27

動作環境

Windows 10 Pro (v21H2)
Vivado v2019.1
FPGA基板: CORA Z7 Zynq－7000評価ボード（Z7－07S）

概要

PYNQ を使って Python で手軽に FPGA を活用 (5)
https://www.acri.c.titech.ac.jp/wordpress/archives/36

こちらで紹介されているものはPYNQで動作するように作られている。PYNQ動作だと特定のFPGA基板でしか動かないため、XSDK実装をしてみた (XSDKの実装勉強も兼ねて)。

Block Design

記事に従って作成した。

Address Editor

XSDK実装

記事のPYNQ用実装を参考にXSDK実装を作成した。
system.mssから作成可能なxbram_example.cとxgpio_example.cも参考にした。

helloworld.c

# include <stdio.h>
# include "platform.h"
# include "xil_printf.h"
# include "xbram.h"
# include "xgpio.h"


XBram Bram; // Bramドライバのインスタンス
# define BRAM_DEVICE_0_ID		(XPAR_AXI_BRAM_CTRL_0_DEVICE_ID)
# define BRAM_DEVICE_1_ID		(XPAR_AXI_BRAM_CTRL_1_DEVICE_ID)

# define GPIO_DEVICE_ID (XPAR_GPIO_0_DEVICE_ID)


/*
参考 :
1. xbram_example.c (system.mssのexampleから生成)
2. xgpio_example.c (system.mssのexampleから生成)
*/

# define NUM_LOOP (5) // Read/Write Valueのループ


int main()
{
	init_platform();

	XBram_Config *BramConfigPtr0;
	XBram_Config *BramConfigPtr1;
	XBram BramInst0; // インスタンス用
	XBram BramInst1; // インスタンス用
	XGpio_Config *GpioConfigPtr;
	XGpio GpioInst; // インスタンス用
	u32 data;
	int Status;
	printf("Hello 1145\r\n");


	// 1. Init ====================================

	BramConfigPtr0 = XBram_LookupConfig(BRAM_DEVICE_0_ID);
	if (BramConfigPtr0 == (XBram_Config *)NULL) {
		printf("BRAM0 Config error\r\n");
		return XST_FAILURE;
	}
	Status = XBram_CfgInitialize(&BramInst0, BramConfigPtr0, BramConfigPtr0->CtrlBaseAddress);
	if (Status != XST_SUCCESS) {
		printf("BRAM0 CfgInit error\r\n");
		return XST_FAILURE;
	}
	BramConfigPtr1 = XBram_LookupConfig(BRAM_DEVICE_1_ID);
	if (BramConfigPtr1 == (XBram_Config *)NULL) {
		printf("BRAM1 Config error\r\n");
		return XST_FAILURE;
	}
	Status = XBram_CfgInitialize(&BramInst1, BramConfigPtr1, BramConfigPtr1->CtrlBaseAddress);
	if (Status != XST_SUCCESS) {
		printf("BRAM1 CfgInit error\r\n");
		return XST_FAILURE;
	}
	printf("BRAM0,1 Init Pass\r\n");


	// 2. Read and Write BRAM ==========================

	for(int idx=0; idx < NUM_LOOP; idx++) {
		data = XBram_ReadReg(BramConfigPtr0->MemBaseAddress, 4*idx);
		printf("bram0 %d:%d\n", idx, (unsigned int)data);
	}
	for(int idx=0; idx < NUM_LOOP; idx++) {
		u32 wdata = idx + 20;
		XBram_WriteReg(BramConfigPtr0->MemBaseAddress, 4*idx, wdata);
		//printf("bram0 %d:%d\n", idx, data);
	}
	for(int idx=0; idx < NUM_LOOP; idx++) {
		data = XBram_ReadReg(BramConfigPtr0->MemBaseAddress, 4*idx);
		printf("bram0 %d:%d\n", idx, (unsigned int)data);
	}
	printf("<= not yet copied =>\r\n");
	for(int idx=0; idx < NUM_LOOP; idx++) {
		data = XBram_ReadReg(BramConfigPtr1->MemBaseAddress, 4*idx);
		printf("bram1 %d:%d\n", idx, (unsigned int)data);
	}


	// 3. GPIOによるCtrl制御 ==========================

	GpioConfigPtr = XGpio_LookupConfig(GPIO_DEVICE_ID);
	if (GpioConfigPtr == (XGpio_Config *)NULL) {
		printf("GPIO Config error\r\n");
		return XST_FAILURE;
	}
	Status = XGpio_CfgInitialize(&GpioInst, GpioConfigPtr, XPAR_AXI_GPIO_0_BASEADDR);
	if (Status != XST_SUCCESS) {
		printf("GPIO CfgInit error\r\n");
		return XST_FAILURE;
	}
	printf("GPIO Init Pass\r\n");

	XGpio_WriteReg(XPAR_AXI_GPIO_0_BASEADDR, 4, 0); // AXI GPIO経由でCTRLに書き込む準備
	XGpio_WriteReg(XPAR_AXI_GPIO_0_BASEADDR, 0, 1); // AXI GPIO経由でCTRLに書き込む

	XGpio_WriteReg(XPAR_AXI_GPIO_0_BASEADDR, 4, 0xFFFFFFFF); // AXI GPIO経由でステータスを読み込む準備
	for(int idx=0; idx < NUM_LOOP; idx++) {
		data = XGpio_ReadReg(XPAR_AXI_GPIO_0_BASEADDR, 0);
	}
	printf("<= copied =>\r\n");
	for(int idx=0; idx < NUM_LOOP; idx++) {
		data = XBram_ReadReg(BramConfigPtr1->MemBaseAddress, 4*idx);
		printf("bram1 %d:%d\n", idx, (unsigned int)data);
	}


	// 4. Cleanup ==========================

    cleanup_platform();
    return 0;
}