[FPGA作品]

玩转Zynq连载39——[ex58] 基于Zynq的XADC采集控制实例

2019-12-3 11:17:44 4516 Zynq

1 ` 1 功能概述 Xilinx FPGA器件特有的XADC（Xilinx Analog-to-Digital Converter）模块创新性的将模拟信号处理混合到FPGA器件中，便于对板级模拟信号采集、处理以及对板级温度、电源电压的监控。 XADC功能如图所示，内部有专门的温度传感器和供电传感器，用于监控FPGA器件本身的工作状态，也提供了1个独立的模拟电压输入通道（VP_0/VN_0）和16个复用的模拟电压输入通道（VAUXP/VAUXN）。内部的2个ADC有12bit位宽和1MSPS采样速率，可以外接精密基准电压源作为参考电压，基本能够满足一般应用。此外，也有专门的控制接口可以和FPGA逻辑互连，便于编程控制。供电电压监控的电压输入范围是0~3V，模拟电压输入通道的电压输入范围是0~1V。图 XADC功能框图集成XADC功能，需要例化XADC的IP核，然后通过访问XADC内部的寄存器实现模拟电压采集方式的设置，并读取转换后的模拟电压数据。XADC内部寄存器的映射如图所示。图 XADC内部寄存器映射关系截图在Zynq中，XADC模块通过AXI GP总线连接到PS。XADC相当于重新被封装为一个标准的AXI总线外设，它的寄存器映射关系也有所变化。在xilinx官方文档pg091-xadc-wiz.pdf中可以看到重新映射的寄存器地址。关于Zynq的XADC应用，推荐大家参考xilinx下述3个文档。 ● pg091-xadc-wiz.pdf ● ug480_7Series_XADC.pdf ● ug585-Zynq-7000-TRM.pdf的Chapter 30 XADCInterface 本实例工程对应zstar_ex58。硬件上，XADC通过AXI接口连接到PS；PS编程读取XADC内部的温度和供电电压值，通过UART定时打印转换的最终温度和电压值。 2电压换算关系模拟电压值换算对于1个独立的模拟电压输入通道（VP_0/VN_0）和16个复用的模拟电压输入通道（VAUXP/VAUXN），它的输入范围是0~1V，参考电压1V。因此它读出的数据和实际电压值之间的换算关系如下：对于12bit的ADC值，Vactual =Vdigital/4096 对于16bit的ADC值，Vactual =Vdigital/65536 温度值换算从XADC的温度传感器读出的温度值，通过以下公式可以换算为实际的摄氏温度：对于12bit的ADC值，Tactual =Tdigital503.975/4096 – 273.15 对于16bit的ADC值，Tactual =Tdigital503.975/65536 – 273.15 供电电压的换算公式对于XADC中供电传感器读取的供电电压值，其量程范围是0~3V，参考电压3V。所以读取的值与实际电压之间的换算关系如下：对于12bit的ADC值，Vactual =Vdigital3/4096 对于16bit的ADC值，Vactual =Vdigital3/65536 3 XADC IP添加与配置在zstar_ex56工程实例的基础上，下面我们看看如何对XADC IP进行添加和配置。在Block Design的Diagram页面空白处单击右键，如图所示，点击Add IP…。 Search后输入关键词XADC，出现XADCWizard IP，双击添加这个IP到Diagram中。和前面的操作一样，输入关键词axiinterconnect，将AXI Interconnect IP也添加到Diagram中。新添加的2个IP模块如图所示。XADC无需多言，你懂得。这个AXIInterconnect的用处是将XADC的s_axi_lite接口转换到Zynq的AXI GP接口（AXI3），它相当于一个接口适配模块。双击axi_interconnect_0组件，如图所示，弹出属性菜单中修改Number of Slave Interfaces和Number of MasterInterfaces都为1。双击xadc_wiz_0组件，弹出属性菜单中修改如下。 ● 接口选项（InterfaceOptions）选择AXI4Lite，通过AXI Interconnect可以连接Zynq。 ● 时序模式（Timing Mode）选择Continuous Mode。 ● 启动通道选择（StartupChannel Selection）勾选Channel Sequencer。 ● 输入时钟频率（DCLKFrequency）输入100MHz。 ● ADC转换率（ADC Conversion Rate）输入1000KSPS，即所支持的最高速率。 ● 其它选项使用默认设置即可。 ADC Setup页面配置如图所示。 ● 序列模式（Sequencer Mode）选择Continuous Mode，即对ADC通道进行连续采集。 ● 通道平均（Channel Averaging）选择16，即XADC内部做16个连续采样值的均值滤波后输出。 ● 其它选项使用默认设置即可。 AlARMs页面如图所示，这里可以勾选需要进行监控的电压通道，并且可以设定报警闸值。 Channel Sequencer页面需要勾选TEMPERATURE、VCCINT、VCCAUX、VCCBRAM、VCCPINT、VCCPAUX、VCCDDRO和VP/VN，表示开启这些通道的ADC转换功能。完成XADC的配置后，将axi_interconnect_0、xadc_wiz_0和processing_system7_0这3个模块连接如图所示。注意Vp_Vn是XADC的外部输入引脚，需要引出，若使用了XADC的16个复用通道，也一样要引出到顶层模块做引脚申明，并手动配置引脚号。在Address Editor中，点击AutoAssign Address，确认xadc_wiz_0已经分配了相应的地址空间如图所示。完成配置，生成新的PS系统后，更新顶层模块的接口，主要是XADC相关的几个新的接口，做相应连接（可以参考工程源码），然后重新编译整个Vivado工程。 4嵌入式软件编程参考文档《玩转Zynq-工具篇：导出PS硬件配置和新建SDK工程.pdf》导出PS硬件工程，并打开EDK新建一个HelloWorld的模板工程。重新编辑helloworld.c源码如下。在系统初始化（init_platform）后，依次读取XADC的温度采样值并转成实际温度值打印、读取XADC的VCCINT采样值并转成实际电压值打印、读取XADC的VCCAUX采样值并转成实际电压值打印、读取XADC的VP/VN采样值并转成实际电压值打印、读取XADC的VBRAM采样值并转成实际电压值打印。每隔5s做一次读取打印操作。 #include #include"platform.h" #include"xil_printf.h" #include"sleep.h" #include"xil_io.h" #defineXPAR_AXI_GP0_BASEADDR 0x43c00000 #defineXPAR_XADC_TEMPERATURE 0x200 #defineXPAR_XADC_VCCINT 0x204 #defineXPAR_XADC_VCCAUX 0x208 #defineXPAR_XADC_VPVN 0x20c #defineXPAR_XADC_VBRAM 0x218 intmain() { u32 temp; float voltage; init_platform(); printf("XADCTEST "); while(1) { printf(" "); temp = Xil_In32(XPAR_AXI_GP0_BASEADDR +XPAR_XADC_TEMPERATURE); temp = temp503.975/65535 - 273.15; printf("Temperatureis %d degree ",temp); voltage =Xil_In32(XPAR_AXI_GP0_BASEADDR + XPAR_XADC_VCCINT); voltage = voltage/655363; printf("VCCINTis %f ",voltage); voltage =Xil_In32(XPAR_AXI_GP0_BASEADDR + XPAR_XADC_VCCAUX); voltage = voltage/655363; printf("VCCAUXis %f ",voltage); voltage =Xil_In32(XPAR_AXI_GP0_BASEADDR + XPAR_XADC_VPVN); voltage = voltage/65536; printf("VPVNis %f ",voltage); voltage =Xil_In32(XPAR_AXI_GP0_BASEADDR + XPAR_XADC_VBRAM); voltage = voltage/655363; printf("VBRAMis %f ",voltage); sleep(5); } cleanup_platform(); return 0; } 5板级调试在Zstar板子上，设置跳线帽P3为JTAG模式，即PIN2-3短接。连接好串口线（USB线连接PC的USB端口和Zstar板的UART接口）和Xilinx下载线（下载器连接PC的USB端口和Zstar板的JTAG插座）。使用5V电源给板子供电。接着参考《玩转Zynq-工具篇：SDK在线运行裸跑程序.pdf》将zstar.bit文件和helloworld.elf文件烧录到Zynq中运行起来。打开Putty，并设置好串口，可以看到如图缩回，每隔5s不断的打印采样到的当前温度和电压值。温度传感器在FPGA器件内部，因此采样到的Temperature值达到了52°C。更多资料共享腾讯微云链接：https://share.weiyun.com/5s6bA0s 百度网盘链接：https://pan.baidu.com/s/1XTQtP5LZAedkCwQtllAEyw 提取码：ld9c FPGA软件无线电开发（全阶视频教程+开发板+实例）详情链接：http://url.elecfans.com/u/5e4a12f2ba ` 1
2019-12-3 11:17:44　　评论淘帖0 举报相关推荐 • 玩转Zynq连载40——[ex59] 基于Zynq的双目视觉图像采集显示实例 2839 • 玩转Zynq连载37——[ex56] 基于Zynq的AXI HP总线读写实例 3473 • 玩转Zynq连载22——[ex03] 基于Zynq PL的PLL配置实例 4220 • 玩转Zynq连载30——[ex52]基于Zynq PS的GPIO控制 2851 • 玩转Zynq连载31——[ex53] 基于Zynq PS的EMIO控制 4025 • Adam Taylor玩转MicroZed系列62：对Zynq XADC问题的回答 294 • 玩转Zynq连载38——[ex57] Zynq AXI HP总线带宽测试 4147 • 玩转Zynq连载34——[ex54] 基于Zynq的AXI GP总线的从机接口设计 4381 • 玩转Zynq连载25——[ex04] 基于Zynq PL的自定义IP核集成 2893 • 玩转Zynq连载50——[ex69] FIR滤波器IP仿真实例 4332