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。
通信协议设置:
数据打包/解包:
错误处理:
OMAP-L138侧的驱动开发:
以下是我写的一个简化的驱动程序,用于OMAP-L138与FPGA之间的SPI通信。
首先,我快速写一个包含必要的头文件和定义通信参数:
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/spi/spi.h>
#include <linux/of.h>
#include <linux/of_device.h>
#define SPI_DEVICE_NAME "omap_spi_fpga"
#define SPI_MAX_XFER_SIZE 1024
struct omap_spi_fpga_data {
struct spi_device *spi;
struct mutex lock;
u8 buffer[SPI_MAX_XFER_SIZE];
};
接下来,我再写一个驱动程序的主要功能:
int omap_spi_fpga_transfer(struct omap_spi_fpga_data *data, const void *txbuf, void *rxbuf, size_t len)
{
int ret;
struct spi_transfer t = {
.tx_buf = txbuf,
.rx_buf = rxbuf,
.len = len,
};
struct spi_message m;
struct spi_device *spi = data->spi;
spi_message_init(&m);
spi_message_add_tail(&t, &m);
ret = spi_sync(spi, &m);
if (ret < 0) {
dev_err(&spi->dev, "SPI transfer failed: %d\n", ret);
return ret;
}
return 0;
}
然后,我再写一个驱动程序的初始化和清理函数:
static int omap_spi_fpga_probe(struct spi_device *spi)
{
struct omap_spi_fpga_data *data;
int ret;
data = devm_kzalloc(&spi->dev, sizeof(*data), GFP_KERNEL);
if (!data) {
return -ENOMEM;
}
data->spi = spi;
mutex_init(&data->lock);
spi->mode = SPI_MODE_0; // 设置SPI模式,根据需要进行调整
spi->bits_per_word = 8; // 设置SPI数据位,根据需要进行调整
ret = spi_setup(spi); // 配置SPI参数,根据需要进行调整
if (ret < 0) {
return ret;
}
return 0; // 返回成功状态码,根据需要进行调整
}
static int omap_spi_fpga_remove(struct spi_device *spi)
{
return 0; // 返回成功状态码,根据需要进行调整
}
FPGA侧的接口实现:
我将为大家手写一个基于 VHDL 的 FPGA 端代码,该代码能够与 ARM处理器进行通信。假设我们使用的是 SPI 通信协议,以下是一个我写的简化的 VHDL 代码,用于实现 SPI 从设备(在此为 FPGA)的基本功能。
library IEEE;
use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
use IEEE.NUMERIC_STD.ALL;
entity SPI_Slave is
Port (
CLK : in STD_LOGIC; -- 时钟信号
RST : in STD_LOGIC; -- 复位信号
SPI_CLK : in STD_LOGIC; -- SPI 时钟信号
SPI_MISO : out STD_LOGIC; -- SPI 主设备输入/从设备输出
SPI_MOSI : in STD_LOGIC; -- SPI 主设备输出/从设备输入
SPI_SS : in STD_LOGIC -- SPI 片选信号
);
end SPI_Slave;
architecture Behavioral of SPI_Slave is
type StateType is (Idle, Receive);
signal currentState : StateType := Idle;
signal shiftReg : STD_LOGIC_VECTOR(7 downto 0) := (others => '0');
begin
process(CLK, RST)
begin
if RST = '1' then
currentState <= Idle;
SPI_MISO <= '0';
elsif rising_edge(CLK) then
case currentState is
when Idle =>
if SPI_SS = '0' then
currentState <= Receive;
end if;
when Receive =>
if SPI_CLK'event and SPI_CLK = '0' then
shiftReg <= SPI_MOSI & shiftReg(7 downto 1);
end if;
if SPI_SS = '1' then
currentState <= Idle;
end if;
SPI_MISO <= shiftReg(7);
when others =>
currentState <= Idle;
end case;
end if;
end process;
end Behavioral;
现在,让我用简单易懂的语言逐行解释这段代码:
-- 导入必要的库,就像去餐厅前要先看看菜单一样。
library IEEE;
use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
use IEEE.NUMERIC_STD.ALL;
-- 定义一个叫做 SPI_Slave 的东西,它就像 FPGA 上的一个小门房,专门负责和 ARM 处理器通信。
entity SPI_Slave is
Port (
-- 这些端口就像门房的窗户和门,ARM 处理器通过这些端口和 FPGA 说话。
CLK : in STD_LOGIC; -- 时钟信号:告诉 FPGA 什么时候该动弹一下。
RST : in STD_LOGIC; -- 复位信号:FPGA 犯错了就按一下重启。
SPI_CLK : in STD_LOGIC; -- SPI 时钟信号:ARM 说“我准备好和你聊天了”。
SPI_MISO : out STD_LOGIC; -- SPI 主设备输入/从设备输出:FPGA 的嘴巴,用来回答 ARM。
SPI_MOSI : in STD_LOGIC; -- SPI 主设备输出/从设备输入:ARM 的嘴巴,用来给 FPGA 下命令。
SPI_SS : in STD_LOGIC -- SPI 片选信号:ARM 说“喂,我在和你说话呢”。
);
end SPI_Slave;
-- 这里是 FPGA 的小脑瓜,决定了门房如何响应 ARM 的呼唤。
architecture Behavioral of SPI_Slave is
-- 定义两种心情:空闲和接收中。
type StateType is (Idle, Receive);
-- 当前心情是什么?初始时是空闲的。
signal currentState : StateType := Idle;
-- 这是一个小本本,用来记下 ARM 说了什么。
signal shiftReg : STD_LOGIC_VECTOR(7 downto 0) := (others => '0');
begin
-- 这是一个永远不停的工作流程,就像门房的值班日记。
process(CLK, RST)
begin
-- 如果按下了复位按钮,就回到初始状态,清空小本本,闭上嘴巴。
if RST = '1' then
currentState <= Idle;
SPI_MISO <= '0';
测试与验证:
以下是一个我写的简单的VHDL代码,用于在FPGA上实现与ARM Cortex-A8内核的通信测试与验证。这个代码中,FPGA会接收来自ARM的数据,并将其原样返回。
library IEEE;
use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;
use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
entity ARM_SPI_Bridge is
Port (
clk : in STD_LOGIC;
reset : in STD_LOGIC;
spi_select : in STD_LOGIC;
spi_clk : in STD_LOGIC;
spi_miso : in STD_LOGIC;
spi_mosi : out STD_LOGIC;
data_out : out STD_LOGIC_VECTOR (7 downto 0)
);
end ARM_SPI_Bridge;
architecture Behavioral of ARM_SPI_Bridge is
begin
process(clk, reset)
begin
if reset = '1' then
spi_mosi <= '0';
data_out <= "00000000";
elsif rising_edge(clk) then
if spi_select = '1' then
data_out <= spi_miso;
spi_mosi <= '1';
else
data_out <= "00000000";
spi_mosi <= '0';
end if;
end if;
end process;
end Behavioral;
现在,让我用简单易懂的语言逐行解释:
library IEEE;
和 use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
等行:这就像是在做饭前,先打开厨房的所有柜子,拿出需要的调料。这里我们打开“IEEE”这个大柜子,拿出了几个小调料瓶。entity ARM_SPI_Bridge is
:定义了一个名为“ARM_SPI_Bridge”的实体。这就像你决定要做一道菜,然后写下需要的食材清单。Port (...)
:列出了实体所有的输入输出端口。这些端口就像是你在做菜时需要用到的各种工具和食材。有“时钟”(翻炒的动作)、“复位”(重新开始)、“SPI选择”(选择哪个食材或工具)、“SPI时钟”(炒菜的速度)、“SPI MISO”(输入数据)和“SPI MOSI”(输出数据)。还有一个“数据输出”端口,用于将处理后的数据传出去。architecture Behavioral of ARM_SPI_Bridge is
:开始构建实体的行为描述。这里我们就像是大厨开始动手做菜了!process(clk, reset)
:定义了一个过程,它会在“时钟”和“复位”信号发生变化时运行。这就像是大厨时刻注意着炒菜的时间和需要添加的食材。if reset = '1' then ... end if
:如果“复位”信号被激活(大厨打开了厨房门),那么就清空所有的食材和工具(将输出置为0),准备开始新的烹饪过程。elsif rising_edge(clk) then ... end if
:如果“时钟”信号上升沿到来(大厨开始翻炒),那么就检查是否选择了某个食材或工具(检查SPI选择信号)。如果选择了,就将这个食材放入锅中(读取输入数据并输出),并用铲子翻炒一下(设置输出为高电平)。如果没有选择,就什么也不做(将输出置为0)。这样,大厨就可以一边翻炒,一边选择食材,同时还能保持锅中的食材不会乱七八糟。文档编写:
优化与调试: 根据测试结果优化驱动性能和稳定性。
请注意,这个任务需要深入的硬件和软件知识,特别是对嵌入式系统和FPGA编程的理解。谢谢!
【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
我在本william hill官网 内的试读经验 :
《电子工程师必备——九大系统威廉希尔官方网站 识图宝典》+附录2化整为零和集零为整威廉希尔官方网站 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)
希望上面的经验能对您有所帮助!
谢谢!
还没吃饭中
2024年2月3日
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