嗨，亲爱的工程师、学生和爱好者们，我来啦！欢迎来到神秘的星嵌世界！如果你是一位FPGA工程师或者对嵌入式异构技术感兴趣，那么你来到的地方绝对没错！今天，我们将一起探索一个令人惊叹的星嵌基于TI OMAP-L138（定点/浮点DSP C674x+ARM9）+ FPGA处理器的开发板。编写TI OMAP-L138与FPGA之间的通信驱动涉及到多个复杂步骤。我将为大家提供一个简化的概述。
首先，我们需要了解GPMC（General-Purpose Memory Controller）和EDMA（Enhanced Direct Memory Access）的基本概念。GPMC是ARM与FPGA之间的内存控制器，负责管理FPGA中的存储器。而EDMA是一种高速数据传输方式，可以让数据在内存和外设之间直接传输，提高通信效率。
接下来，我将用VHDL语言编写一个简单的程序，实现FPGA与ARM之间的GPMC通信。由于这个问题的专业性和技术性非常强，且代码量较大,容我慢慢写。不过，现在我可以尝试以一种轻松的方式概述一下主要步骤和关键点。
编写一个完整的FPGA与OMAPL138开发板之间的GPMC（General Purpose Memory Controller）通信的VHDL代码是一项复杂的任务，它涉及到硬件接口、时序控制、协议转换等多个方面：
library IEEE;
use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
use IEEE.NUMERIC_STD.ALL;
entity FPGA_to_OMAPL138_GPMC is
Port ( FPGA_CLK : in STD_LOGIC;
GPMC_DATA : inout STD_LOGIC_VECTOR (31 downto 0);
GPMC_ADDR : out STD_LOGIC_VECTOR (31 downto 0);
GPMC_CMD : out STD_LOGIC_VECTOR (7 downto 0);
GPMC_BE : out STD_LOGIC_VECTOR (3 downto 0);
GPMC_WAIT : in STD_LOGIC;
FPGA_RESET : in STD_LOGIC;
FPGA_WRITE : in STD_LOGIC;
FPGA_READ : in STD_LOGIC;
FPGA_DATA_IN : in STD_LOGIC_VECTOR (31 downto 0);
FPGA_DATA_OUT: out STD_LOGIC_VECTOR (31 downto 0));
end FPGA_to_OMAPL138_GPMC;
architecture Behavioral of FPGA_to_OMAPL138_GPMC is
-- 内部信号声明
signal internal_address : STD_LOGIC_VECTOR (31 downto 0);
signal internal_cmd : STD_LOGIC_VECTOR (7 downto 0);
signal internal_be : STD_LOGIC_VECTOR (3 downto 0);
signal internal_write : STD_LOGIC;
signal internal_read : STD_LOGIC;
signal internal_data : STD_LOGIC_VECTOR (31 downto 0);
begin
-- FPGA复位逻辑
process (FPGA_RESET)
begin
if FPGA_RESET = '1' then
-- 如果FPGA复位，初始化内部信号
internal_address <= (others => '0');
internal_cmd <= (others => '0');
internal_be <= (others => '0');
internal_write <= '0';
internal_read <= '0';
internal_data <= (others => '0');
end if;
end process;
-- 数据传输控制
process (FPGA_CLK, FPGA_RESET)
begin
if FPGA_RESET = '1' then
-- 复位时，不执行任何操作
FPGA_DATA_OUT <= (others => '0');
elsif rising_edge(FPGA_CLK) then
-- 如果FPGA处于写模式，将FPGA_DATA_IN发送到GPMC_DATA
if FPGA_WRITE = '1' then
GPMC_DATA <= FPGA_DATA_IN;
-- 设置内部写标志
internal_write <= '1';
-- 设置内部读标志为假，因为我们是写操作
internal_read <= '0';
-- 如果FPGA处于读模式，从GPMC_DATA接收数据到FPGA_DATA_OUT
elsif FPGA_READ = '1' then
FPGA_DATA_OUT <= GPMC_DATA;
-- 设置内部写标志为假，因为我们是读操作
internal_write <= '0';
-- 设置内部读标志
internal_read <= '1';
else
-- 如果没有读写操作，保持信号不变
FPGA_DATA_OUT <= FPGA_DATA_OUT;
internal_write <= internal_write;
internal_read <= internal_read;
end if;
-- 设置GPMC地址、命令和字节使能信号
GPMC_ADDR <= internal_address;
GPMC_CMD <= internal_cmd;
GPMC_BE <= internal_be;
end if;
end process;
-- 假设这里有一个状态机或其他逻辑来确定何时发送命令、地址和数据
-- 这部分代码将取决于具体的通信协议和FPGA的设计
end Behavioral;
由于编写完整的VHDL代码实现FPGA与OMAPL138开发板通过GPMC接口进行通信的程序相当复杂且篇幅较长。但我可以慢慢写以一种独特的方式概述一下主要步骤和关键点：
-- 好了，各位观众，现在我们正在上演一出"FPGA与OMAPL138的情书传递"大戏
entity GPMC_Communication is
Port (
-- 这些是我们的舞台布景（I/O端口），OMAPL138会通过这些通道给我们发送情书
gpmc_clk : in std_logic; -- GPMC时钟信号，就像心跳声，提示我们该行动了
gpmc_cs : in std_logic; -- 片选信号，相当于“亲，我这里有封信给你”的暗号
gpmc_addr : in std_logic_vector(31 downto 0); -- OMAPL138送来的地址，这是信封上的收件人地址
gpmc_data_i : in std_logic_vector(31 downto 0); -- OMAPL138传来的数据，这是他们写的情书内容
gpmc_data_o : out std_logic_vector(31 downto 0); -- 我们要回传的数据，是我们精心准备的回应信
... -- 更多控制和状态信号，确保信件传输过程顺利
);
end entity GPMC_Communication;
architecture Behavioral of GPMC_Communication is
begin
-- 开始我们的剧情设计
process(gpmc_clk)
begin
if rising_edge(gpmc_clk) then
-- 当心跳声响起（检测到时钟上升沿）
-- 如果收到OMAPL138的“暗号”（片选有效）
if gpmc_cs = '1' then
-- 解读他们寄来的地址（译码GPMC地址）
-- 根据地址从内部存储单元获取或写入数据，就像是从邮箱取信或放入新写的信
gpmc_data_o <= our_crafty_response; -- 这是我们回应OMAPL138的巧妙言语
end if;
end if;
end process;
-- 接下来，还有一些复杂的幕后工作
-- （比如状态机、地址解码器、数据缓存等）
end architecture Behavioral;
我在编写FPGA与ARM之间的GPMC通信（开启EDMA）的VHDL代码时，需要考虑几个关键部分：GPMC接口的配置、EDMA的控制、以及与ARM之间的数据交换。
library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.numeric_std.all;
entity fpga_to_arm_gpmc_edma is
Port (
clk : in std_logic; -- FPGA的时钟
reset_n : in std_logic; -- 复位信号，低电平有效
gpmc_addr : out std_logic_vector(31 downto 0); -- GPMC地址总线
gpmc_data_in : in std_logic_vector(31 downto 0); -- 从ARM到FPGA的数据
gpmc_data_out : out std_logic_vector(31 downto 0); -- 从FPGA到ARM的数据
gpmc_write_enable : out std_logic; -- 写使能信号
gpmc_read_enable : out std_logic; -- 读使能信号
edma_start : in std_logic; -- EDMA开始传输信号，来自ARM
edma_done : out std_logic; -- EDMA完成传输信号，传向ARM
edma_error : out std_logic -- EDMA错误信号，传向ARM
);
end fpga_to_arm_gpmc_edma;
architecture behavior of fpga_to_arm_gpmc_edma is
signal transfer_in_progress : boolean := false; -- 传输是否在进行中的标志
signal error_occurred : boolean := false; -- 错误是否发生的标志
-- 你可以添加更多的信号来跟踪状态和控制传输
begin
-- EDMA传输控制逻辑
process(clk, reset_n)
begin
if reset_n = '0' then
transfer_in_progress <= false;
error_occurred <= false;
elsif rising_edge(clk) then
if edma_start = '1' and not transfer_in_progress then
-- EDMA开始信号有效且当前没有传输在进行中，开始传输
transfer_in_progress <= true;
elsif edma_done = '1' and transfer_in_progress then
-- EDMA完成信号有效且当前有传输在进行中，结束传输
transfer_in_progress <= false;
end if;
end if;
end process;
-- GPMC读/写逻辑
process(clk, reset_n)
begin
if reset_n = '0' then
gpmc_write_enable <= '0';
gpmc_read_enable <= '0';
elsif rising_edge(clk) then
if transfer_in_progress then
if edma_start = '1' then
-- EDMA开始信号有效，设置写使能（假设是写操作）
gpmc_write_enable <= '1';
gpmc_read_enable <= '0';
-- 设置GPMC地址（这里需要根据实际情况设置地址）
gpmc_addr <= std_logic_vector(to_unsigned(0, gpmc_addr'length));
elsif edma_done = '1' then
-- EDMA完成信号有效，结束读写操作
gpmc_write_enable <= '0';
gpmc_read_enable <= '0';
-- 检查是否有错误发生
if error_occurred then
edma_error <= '1';
else
edma_error <= '0';
end if;
end if;
end if;
end if;
end process;
-- EDMA错误处理（根据实际情况实现）
-- ...
-- 数据传输逻辑（根据GPMC的读写使能进行数据传输）
-- ...
end behavior;
在FPGA与ARM的通信中，除了常见的GPMC、AXI等接口方式外，还有一些其他有趣且实用的通信方式，它们可能更加适合某些特定应用场景或提供不同的功能特点。以下是几种有趣的通信方式：
每种通信方式都有其独特的优点和适用场景。在选择时，需要根据具体的应用需求、性能要求、成本限制等因素进行综合考虑。 不过无论选择哪种方式，都要确保FPGA和ARM能够“愉快”地交流，避免出现“沟通障碍”。实际上，随着技术的不断发展，还会出现更多新的通信方式。选择哪种方式取决于你的具体需求和应用场景。
今天先更新到这里...
接上三篇：
【国产FPGA+OMAPL138开发板体验】1.嵌入式异构技术
【国产FPGA+OMAPL138开发板体验】（原创）2.手把手玩转游戏机械臂
【国产FPGA+OMAPL138开发板体验】（原创）3.手把手玩转ARM与FPGA通信
我在本论坛内的试读经验 :
《电子工程师必备——九大系统电路识图宝典》+附录2化整为零和集零为整电路分析方法
《运算放大器参数解析与LTspice应用仿真》+学习心得4第三章专用放大器
《Android Runtime源码解析》+深入体会第六章ART的执行（4）
希望上面的设计能对您有所帮助！
谢谢！
还没吃饭中
2024年2月6日
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