動作環境

DIGILENT ZYBO
Vivado 2015.4 on Windows 8.1 pro(64bit)
Analog Discovery 2 (以下AD2) : Wave generatorでsin curveを生成する

PmodコネクタからAD取込みをしたい。

~~https://forums.xilinx.com/t5/Zynq-All-Programmable-SoC/XADC-on-ZyBo-PMOD/td-p/516935~~
https://support.xilinx.com/s/question/0D52E00006hpTdxSAE/xadc-on-zybo-pmod?language=ja (2021-10-24リンク更新）
を見ると以下をXADC Wizardにて追加すればよいようだ。

vauxn14
vauxp14

作業の主な流れは以下と大半がかぶる
http://qiita.com/7of9/items/2e714e66d4a6c78c4a02

関連資料

Pmodコネクタ http://www.marutsu.co.jp/contents/shop/marutsu/datasheet/595400.pdf

Vivado

プロジェクト作成

Project Name: 160709_pmodXADC
- RTL Project (Do not specify sources at this time はチェックしておく)
ZYBO指定

Create Block Design

Design name: design_1
add IP: ZYNQ7 Processing System
Run Block Automation
add IP: XADC Wizard
Run Connection Automation

XADCの設定

Pmod XADC (Pmod JA)をXADC取込みするように設定をする。

xadc_wiz_0をダブルクリックしてRe-customize IPウィンドウを開く

ADC Setupタブを開く
External Multiplexerのチェックをつける
VAUXP14 VAUXN14を選択する

以下のようになる。

Re-customize IPウィンドウにてOKをクリックしてウィンドウを閉じる

xadc_wiz_0にVaux14が追加されている。

＋Vaux14の「＋」をクリックして展開表示する
- vauxn14とvauxp14が表示される

vauxn14上にて右クリックして「Make External」を選択して外部ポートを追加する
vauxp14上にて右クリックして「Make External」を選択して外部ポートを追加する

以下の2つのポートが追加される。

HDL Wrapper作成

Sourcesウィンドウにおいて、design_1上にて右クリックして「Create HDL Wrapper...」を選択する
- Let Vivado manager wrapper and auto-update

制約ファイルの作成

XDCファイルを作っておく。
ZYBO用にDIGILENTからテンプレートファイルがあるが、ここでは新規作成する。

Sourcesウィンドウにおいて、Constraints > constrs_1上にて右クリック、「Add Source」選択
Add or create constraints選択して、Next
Create Fileをクリック
File name: pmodXADC.xdc とした
FinishをクリックしてAdd Sourcesウィンドウを閉じる

Run Implementation実行

Generate Bistreamまで実行してもエラーとなるので、Run Implementationを実行する
Implementation Completedが表示されたらOpen Implementation Designを選択してOKをクリック
画面下のI/O Portsタブを選択して以下のように展開表示する
- Scaler ports以下にある

vauxn14 / vauxp14の設定

vauxn14 / vauxp14に関して以下の3つの設定が必要

I/O StdをdefaultからLVCMOS33などの固定値にする
SiteにPmodのコネクタのピンを指定する
Fixedのチェックをつける

Siteの割り当ては以下のp25に記載の図を参考にする。
http://www.marutsu.co.jp/contents/shop/marutsu/datasheet/595400.pdf

XADCの場合はPmod JA(XADC)コネクタを使う。その中でもJA1:N15とJA7:N16を使うようだ。

上記参考に以下のように設定する。

Ctrl+Sで保存する
Out of Date Designというウィンドウが出るのでOKをクリック
Save Constraintsというウィンドウが出るのでSelect an existing fileを選択してOK (新規作成したpmodXADC.xdcに上書きすることになる)

XDCファイルの確認

上記によりpmodXADC.xdcファイルが変更された。

Open Block Designをクリック
SourcesのConstraints > constrs_1 > pmodXADC.xdcを開くと以下のように変更されている

pmodXADC.xdc

set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports vauxn14]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports vauxp14]
set_property PACKAGE_PIN N16 [get_ports vauxn14]

set_property PACKAGE_PINのN15に対応する行がないが以降の処理では一応取込みはできている。。

Generate Bitstream

Generate Bitstreamを実行する

Export

File > Export > Export Hardware...
- Include bitstreamチェックしてOKクリック
File > Launch SDK
- OKクリック

XSDK

プロジェクト作成

File > New > Application Project
- Project name: pmodXADC
- Nextクリック
- Hellow Worldを選択してFinish
Project ExplorerのpmodXADC > src > helloworld.cを以下のソースに書換える。

helloworld.c

# include <stdio.h>
# include "platform.h"
# include "xadcps.h"

# define XPAR_AXI_XADC_0_DEVICE_ID ( XPAR_XADC_WIZ_0_DEVICE_ID )

static XAdcPs  XADCInst; //XADC

static void adc_config(XAdcPs *XADCInstPtr, u16 XAdcDeviceId);

int main()
{
    init_platform();

    adc_config(&XADCInst,XPAR_AXI_XADC_0_DEVICE_ID );

    return 0;
}

static void adc_config(XAdcPs *XADCInstPtr, u16 XAdcDeviceId)
{
    XAdcPs_Config *ConfigPtr;
    u32 rawData;
    float voltage;

    ConfigPtr = XAdcPs_LookupConfig(XPAR_AXI_XADC_0_DEVICE_ID);
    XAdcPs_CfgInitialize(XADCInstPtr,ConfigPtr,ConfigPtr->BaseAddress);
    XAdcPs_SetSequencerMode(XADCInstPtr,XADCPS_SEQ_MODE_SINGCHAN);

    //  XAdcPs_SetSeqInputMode(XADCInstPtr, XADCPS_SEQ_MODE_ONEPASS);
    XAdcPs_SetSeqInputMode(XADCInstPtr, XADCPS_SEQ_MODE_SAFE);

    XAdcPs_SetSeqChEnables(XADCInstPtr, (XADCPS_CH_AUX_MIN+14) );

    while(1){
        rawData = XAdcPs_GetAdcData(XADCInstPtr, XADCPS_CH_AUX_MIN+14);
//      voltage = XAdcPs_RawToVoltage(rawData);
        voltage = (float)rawData / 65536.0;
        printf("%lu %.2f\n\r", rawData, voltage);
        sleep(1); // sec
    }
}

XADCPS_CH_AUX_MIN+14というのはvaux*14に対応するようだ。

AD出力の準備

PmodからのXADC取込みの試験のため、AD2のWave Generator機能を使った。
AD2がない場合は、0-1V範囲の電圧を出力するものを用意すること。

AD2では以下のような設定を行い0-1Vの間のsin curveを周期10秒で出すようにした。

AD2とZYBOの接続は以下とした。

AD2: W1 <--> ZYBO: Pmod JA Pin1
AD2: GND <--> ZYBO: Pmod JA Pin7

実行

TeraTermなどを立ち上げて115200bpsにしておく
ZYBOの電源投入
メニュー Xilinx Tools > Program FPGA > Programをクリック
Project ExplorerのpmodXADC > Binaries > pmodXADC.elf上で右クリックして、Run As > 1. Launch on Hardware (System Debugger)で実行する

TeraTermの画面にAD取込み値が表示された。右側の値が0-1Vの間を行き来している。

はまった点

差動入力なのに、ZYBOのGNDピンにAD2:GNDを接続していた
- 値が5秒間くらい表示され、残り5秒は0となった