Arty A7 100TボードとAXI Timerで時間計測

実行環境

• Ubuntu 22.04.5 LTS
• Vivado 2023.2
• Vitis Unified IDE 2023.2
• Arty A7 100T
• Serial Port Terminal
• Micro USB Type-B(2.0)-USB Type-Aケーブル
• Intel(R) Core(TM) i5-10210U CPU @ 1.60GHz

step1: VivadoでのHW作成

1. Vivadoを起動
2. プロジェクト作成 (design sourceや制約ファイルなどは何も追加せず全部OKでいい。ボードファイルの追加に関しては省略。)
3. Create Block Design
4. BoardタブからSystem Clock, USB UART, AXI Timerを追加
5. Diagramの+からMicroBlazeを追加
6. clk_wiz_0をダブルクリック, Output ClocksからReset TypeをActive Lowに変更
7. Run Block Automationをクリック, Local Memoryを32KBに変更 (それ以上ならなんでもいい)
8. Run Connection Automationをクリック, 全部選択, OK (画像はブロック図全体像)

step2: VitisでSW作成, 書き込み, 実行

以下のコードを実行

#define __MICROBLAZE__
#include <unistd.h>
#include <sys/_intsup.h>
#include <xstatus.h>
#include "xparameters.h"
#include "platform.h"
#include "xil_printf.h"
#include "xtmrctr.h"

XTmrCtr TimerCounterInst;

int init(){
	int Status;

	Status = XTmrCtr_Initialize(&TimerCounterInst, XPAR_AXI_TIMER_0_BASEADDR);
	if (Status != XST_SUCCESS) {
		xil_printf("Timer Initialize Error\n\r");
        return XST_FAILURE;
	}

	XTmrCtr_SetOptions(&TimerCounterInst, 0, XTC_AUTO_RELOAD_OPTION);
	XTmrCtr_Start(&TimerCounterInst, 0);
    return XST_SUCCESS;
}

int main()
{
    u32 tStart, tEnd;
    init_platform();

    int res = init();
    if(res != XST_SUCCESS)return 0;

    tStart = XTmrCtr_GetValue(&TimerCounterInst, 0);
    usleep(1000);
    usleep(1000);
    usleep(1000);
    tEnd = XTmrCtr_GetValue(&TimerCounterInst, 0);

    xil_printf("End - Start = %u\n\r", (unsigned int)(tEnd - tStart));
    double fval= (tEnd - tStart) / 100000000.0 * 1000; // ms (周波数100000000.0Hzで除することでsに変換し、1000倍してmsに変換)
    int whole, thousandths;
    whole = fval; // 整数
    thousandths = (fval - whole) * 1000; // 小数点以下3桁
    xil_printf("Time = %d.%03d ms\n\r", whole, thousandths);

    cleanup_platform();
    return 0;
}

注意点

• printfは重いのでxil_printfを工夫して使う
  Vivadoで設定したMicroBlazeのLocal Memoryサイズを超える大きさの実行ファイルになるとエラーとなるためstdio.hのprintf関数のような重めの関数は避けるのがいい。
  そこでxil_printf関数を使用しているが、これは小数点型の表示に使う%fなどに対応していない。整数部と小数点以下部を分けて表示するよう工夫する。

参考