Tutorial EDK – Embedded Development Kit

1. TutorialEDK – Embedded Development Kit REVISADO POR MORAES EM 31/maio/2012

2. Definição • O XPS é um ambiente com ferramentas de software para projetar sistemas embarcados • O XPS (Xilinx Plataform Studio) é uma interface gráfica que permite o projeto, debug e verificação de sistemas embarcados. • XPS possui repositórios de cores IPs e drivers

3. Definição • O XPS permite a criação de arquiteturas de hardware microprocessadas, disponibilizando dois IPs de processadores: • Softcore MicroBlaze (Xilinx) • Hardcore PowerPC405 (IBM)

4. Definição • Permite a criação de periféricos com lógica definida pelo usuário • Utiliza o barramento CoreConnect da IBM para conectar e comunicar processadores e periféricos. Duas interfaces são usadas: - PLB (Processor Local Bus) - OPB (On-chip Peripheral Bus) • Os periféricos da arquitetura de hardware do sistema são mapeados em memória

5. Tutorial Passos para construção de um sistema embarcado • Criar um novo projeto no XPS • Escolher uma plataforma alvo • Escolher o processador • Configurar o processador • Configurar interfaces de I/O • Especificar periféricos internos • Projetar o software • Gerar bitstream • Fazer o download do bitstream

6. Começando Iremos desenvolver este tutorial na máquina kriti • Logar-se na kriti • ssh -X kriti.inf.pucrs.br • Setar as variáveis de ambiente • source /soft64/source_gaph • module load ise/11.1 • Ir para o diretório de trabalho • mkdir tut_xilinx • cd tut_xilinx/

7. I – Criação da arquitetura base, para uma dada placa de prototipação

8. Criação do projeto • Executar na linha de comando - Criar um novo projeto • xps (pode demorar...)

9. Criação do projeto – seleção da placa

10. Criação do projeto – número de processadores

11. Criação do projeto – memória do processador

12. Escolha dos periféricos • Escolha os periféricos, removendo DDR, Ethernet Flash • Escolher a interface serial DCE (as portas seriais são diferentes – atenção!) • Configure a serial para 57600 bps • Na sequência NÃO insira memórias cache (next)

13. Escolha das aplicações de teste • São geradas duas aplicações exemplos – teste de memória e teste de periféricos

14. Resumo do projeto • Verifique as mensagens e Finish

15. Gerado o sistema de base obtemos a seguinte janela

16. II – Inserção de um periférico do usuário com suporte à interrupção

17. A criação de um periférico é feita em três etapas: (1) criação do template; (2) inclusão do periférico no projeto; (3) conexão do periférico Criar Periférico

18. O periférico vai ser adicionado a estrutura do projeto atual Nomear o periférico: sugiro usar o mesmo nome - interrupt

19. Escolha do modo de comunicação – PLB Notar que pode-se usar FSL Seleção de suporte a reset, registradores mapeados em memória, interrupção Configuração da interrupção Next na janela de Slave Interface Desmarcar Operiférico gerará uma interrupção, sensível a nível

20. Definição do número de registradores mapeados em memória (MUITO IMPORTANTE): neste exemplo utilizaremos 4 Interface com o barramento PLB - padrão Interface com o ModelSim – deixar em branco Marcar a geração de projeto e de auxílio para drivers

21. Aqui tem muita informação útil Depois: finish

22. Arquitetura do sistema • O periferico.vhd é o wrapper entre o barramento OPB e a lógica do usuário. A princípio não precisa alterar. • Ouser_logic é onde o usuário escreve seu hardware.

23. INCLUSÃO DE FUNCIONALIDADES AO TEMPLATE CRIADO PARA O PERIFÉRICO Abrir o arquivo <diretório>\pcores\interrupt_v1_00_a\hdl\vhdl\user_logic.vhd Observar que foi incluída na entity o pino de interrupção (linha 118): IP2Bus_IntrEvent : out std_logic_vector(0 to C_NUM_INTR-1) Observar o código entre as linhas 239 – 269 que gera a interrupção. Só mudar o tamanho do COUNT_SIZE para 27 (interrupção mais rápida): Processo de geração de interrupção

24. Segunda etapa : inclusão do periférico no projeto Importar o periférico ao projeto

25. Importar o periférico cujo template foi modificado na etapa anterior

26. Identificar o periférico e a respectiva versão do driver(é interrupt – eu (Moraes) que esqueci do t) Selecionar o periférico previamente criado Responder yes

27. Dizer que o periférico está descrito em VHDL Indicar a ordem de compilação: Se o periférico tem mais códigos VHDL insere-se os novos fontes na próxima janela Recomenda-se olhar o conteúdo.

28. A janela seguinte permite acrescentar novos arquivos Olhar que os últimos dois arquivos VHDL compilados referem-se aos arquivos VHDL editados nas etapas anteriores

29. Indicar que este periférico irá se comunicar pelo barramento PLB, em modo escravo

30. Pino de interrupção: notar que foi detectado - indicar o que o mesmo é sensível ao nível lógico Definir sensitividade e prioridade da interrupção Next  Next  Finish

31. Terceira etapa: conexão do periférico Adicione o periférico ao sistema e o conecte ao barramento PLB Conecte-o ao barramento Inserir o periférico(duplo clique ou arraste)

32. LIGANDO OS FIOS DE INTERRUPÇÃO ENTRE SI 2. Defina o sinal que informará a Microblaze da interrupção 1. Defina a rede de interrupção selecionando new_conection– o nome é criado automaticamente

33. Gerar endereço para o novo periférico

34. III – Geração do bitstreame software do usuário

35. Hardware  generate netlist  longo... Ao final: ------------------------------- No Partitions were found in this design. ------------------------------- NGCBUILD Design Results Summary: Number of errors: 0 Number of warnings: 0 Writing NGC file "../implementation/system.ngc" ... Total REAL time to NGCBUILD completion: 1 sec Total CPU time to NGCBUILD completion: 1 sec Writing NGCBUILD log file "../implementation/system.blc"... NGCBUILD done. Done!

36. Modifique o interrupt_handler • <diretório>/drivers/interrupt_v1_00_a/src/interrupt.c • Acrescente no final da função INTERRUPT_Intr_DefaultHandler (linha 66): INTERRUPT_mWriteSlaveReg0(baseaddr, 0, 1); • O significado é: ao ocorrer a interrupção pelo hardware do usuário, a função interrupt_handler escreve o valor 1 no registrador 0 do periférico (ele será utilizado como semáforo)

37. Abrir e editar o código fonte da aplicação Marcar a aplicação TestApp_Memory como Inativa Marcar a aplicação TestApp_Peripheral para inicializar BRAM (ou seja, vai ser carregada no bitstream) Abrir o código C

38. Escrevendo o software com suporte a interrupção • Lembrar: já temos o interrupt_handler alterado • Inclua entre os includes e o main o seguinte código • Impressão dos 4 registradores internos do periférico de interrupção #include "interrupt.h" void print_registers() { Xuint32 r1, r2, r3, r4; r1 = INTERRUPT_mReadSlaveReg0(XPAR_INTERRUPT_0_BASEADDR, 0); // copiar os defines do .h r2 = INTERRUPT_mReadSlaveReg1(XPAR_INTERRUPT_0_BASEADDR, 0); r3 = INTERRUPT_mReadSlaveReg2(XPAR_INTERRUPT_0_BASEADDR, 0); r4 = INTERRUPT_mReadSlaveReg3(XPAR_INTERRUPT_0_BASEADDR, 0); xil_printf("%d %d %d %d\n\r", r1, r2, r3, r4 ); } Protótipo em: <file>\microblaze_0\include\interrupt.h Endereço em: <file>\microblaze_0\include\xparameters.h

39. Ao final do código main inclua: { int i, j, vet[10] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}; print("-- **** 2012/1 ** prototipacao - teste de interrupcao -----\r\n"); microblaze_enable_interrupts(); INTERRUPT_Intr_DefaultHandler( (void*) XPAR_INTERRUPT_0_BASEADDR); INTERRUPT_EnableInterrupt((void*) XPAR_INTERRUPT_0_BASEADDR); for(i=0; i<20; i++) { INTERRUPT_EnableInterrupt((void*) XPAR_INTERRUPT_0_BASEADDR); j=i%10; // escreve nos 3 registradores iniciais do periférico (o primeiro reg é um semaforo) INTERRUPT_mWriteSlaveReg1(XPAR_INTERRUPT_0_BASEADDR, 0, vet[j]+10); INTERRUPT_mWriteSlaveReg2(XPAR_INTERRUPT_0_BASEADDR, 0, vet[j]+20); INTERRUPT_mWriteSlaveReg3(XPAR_INTERRUPT_0_BASEADDR, 0, vet[j]+30); // aguarda que a interrupo ocorra para imprimir os valores dos registradores while( ! (INTERRUPT_mReadSlaveReg0(XPAR_INTERRUPT_0_BASEADDR, 0))); // limpa o semaforo INTERRUPT_mWriteSlaveReg0(XPAR_INTERRUPT_0_BASEADDR, 0, 0); print_registers(); } } Inicializa o controlador de interrupção, escreve no periférico, aguarda a interrupção e imprime os valores escritos

40. Compilação e geração do bitstream • Hardware  Generate Bitstream • Só a primeira vez, demora • Software  Build All User Application • Device Configuration  Update Bitstream • A cada alteração do software – update bitstream

41. IV – Utilização do Sistemair para um PCnão resolvida a questão do downloand e serial no LINUX

42. Trabalho a fazer • Depois de validado o projeto, realizar no Linux com uma interface serial

43. Conexão com a porta serial • Abrir o aplicativo HyperTerminal (do windows) e configurar a conexão como abaixo: (em accessories communication) Para determinar a velocidade da serial olhar em <diretório>/microblaze_0/include/xparameters.h os parâmetros da UART: /* Definitions for peripheral RS232_DCE */ #define XPAR_RS232_DCE_BASEADDR 0x84000000 #define XPAR_RS232_DCE_HIGHADDR 0x8400FFFF #define XPAR_RS232_DCE_DEVICE_ID 0 #define XPAR_RS232_DCE_BAUDRATE 57600 #define XPAR_RS232_DCE_USE_PARITY 0 #define XPAR_RS232_DCE_ODD_PARITY 0 #define XPAR_RS232_DCE_DATA_BITS 8

44. Download do bitstream • Device Configuration  Download • Ou pode-se utilizar o impact, arquivo download.bit (dentro do diretório implementation)

45. Visualização dos resultados Termina aqui – a outra seção não foi atualizada

46. VI – Debug passo a passo(opcional)

47. Debug usando GDB e execução passo a passo • Seguir as instruções do documento (funciona da mesma forma para a versão 10) http://www.inf.pucrs.br/~moraes/prototip/lab3/EDK8.1_Spartan3.pdf das páginas 26 a 20, sessão “Debugging the Design”