Vivado HLS IP-XACT快速创建AXI总线IP（PWM）
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1、摘要
该笔记主要是利用HLS设计PWM算法IP核，借助IP-XACT快速创建基于AXI总线的IP核的心得。
2、目标
1）设计PWM IP
2）了解如何使用HLS创建AXI总线IP
之前设计了一个简单的MUX21函数来熟悉HLS的使用流程，生成的IP也不涉及AXI总线。AXI总线是Zynq PS、PL的桥梁，想要发挥好Zynq的优势，AXI总线IP是不可或缺的。因此，如何在Vivado和HLS下创建AXI总线IP也是非常重要的，通过使用HLS创建IP发现整个流程比XPS创建AXI总线IP简单方便很多，应当点赞！
3、算法设计：
关于资源添加、算法仿真、综合、C/RTL联合仿真，本文不多说了，参考前面博文即可。
pwm函数：
pwm.c
#include "pwm.h" void pwm(int32 duty, int32 freq, int1 * out ) { int32 i=0; for(i=0;i
pwm.h
#include
pwm_tb.c
#include "pwm.h" int main(void) { int i=10; int1 tmp; while(i--) // do simulation for a while pwm(10,100,&tmp); // duty=10% i=10; // do simulation for a while while(i--) pwm(50,100,&tmp); // duty=50% i = 10; // do simulation for a while while(i--) pwm(70,100,&tmp); // duty=70% printf("test passed!\n"); return 0; }
查看C/RTL联合仿真结果：
在Tcl Console输入的指令为：
cd E:/hls/pwm/pwm_ip/solution1/sim/verilog
current_fileset
open_wave_database pwm.wdb
open_wave_config pwm.wcfg
仿真结果如图1所示：
图1 C/RTL联合仿真结果
从图1中可以看出，当更改占空比duty时，输出信号占空比发生改变，设计是正确的。在使用IP时，需要注意ap_start这个输入信号是否有效。
4、借助IP-XACT封装IP：
打开pwm.c，点击Directive选项卡，(Vivado HLS主界面最右侧的子窗口)。该子窗口内容如图2所示。
图2 Directive选项卡
右键duty，在弹出的菜单中选择“Insert Directive”
图3弹出菜单
单击“Insert Directive…”指令后，弹出对话框如图4所示。
图4弹出对话框
更改Directive类型为RESOURCE，界面变化如图5所示。
图5改变Directive类型
单击红色方框内的按钮，弹出图6所示的对话框，选择adapter类型为axi4lites。
图6选择adapter
点击OK，返回Directive Editor，设置metadata属性为：-bus_budle_pwm_io。最终结果如图7所示。
图7 duty端口Directive属性
点击OK，完成配置。
参照上述步骤，完成freq端口的配置。
out端口不需要和PS通信，仅用作输出端口，因此选择directive类型为INTERFACE，其他默认即可，不需要更改。
完成3个端口的配置，Directive子窗体变化如图8所示。
图8配置结果
重新综合solution，然后Export RTL，成功后，左侧多出目录如图9所示。
图9导出结果
其中比较重要的是IP包和驱动程序。Vivado的IP Catalog导入的就是该IP包，驱动程序用于软件操作该IP。有兴趣的话，可以查看最终生成的各种代码。
5、IP核测试：
5.1、创建测试工程
不多说了，直接上结果，图10所示。
图10 bd结果
注意：在添加pwm ip前，需要设置一下IP Repositories路径（Tools > Project Settings > IP），否则找不到pwm ip，路径设置完毕如图11所示。
图11 add Repository
编写约束文件、生成Bitstream、转战SDK。
5.2、编写测试程序
这里pwm ip的驱动很简单，就是操作duty和freq对应的寄存器，HLS生成的driver里面有相关偏移地址的定义。driver还生成了ip初始化、寄存器读写等函数，这里我并没有用，还存在一些疑问，最终是自己编写了驱动，程序如下(没有优化)：
#include #include "platform.h" #include "xparameters.h" #include "xpwm_hw.h" #include "xil_io.h" #include "sleep.h" #define PWM_BASE_ADDR XPAR_PWM_0_S_AXI_PWM_IO_BASEADDR int main() { u8 duty = 0; u8 dir = 0; init_platform(); Xil_Out32((PWM_BASE_ADDR) + (XPWM_PWM_IO_ADDR_FREQ_DATA), 100); while(1) { Xil_Out32((PWM_BASE_ADDR) + (XPWM_PWM_IO_ADDR_DUTY_DATA), duty); usleep(20000); // 20ms if(dir) duty -= 1; else duty += 1; if(100==duty) dir = 1; if(0==duty) dir = 0; } return 0; } // end of file
6、测试结果
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