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1、MIO 配置以及寄存器
Zynq 7020 的 PS 端（ARM 端）的外设 IO（也叫 IOP）分为 MIO 和 EMIO，他们有什么区别呢？
首先他们都是 PS 端的 IO 资源，MIO 有 54 个 Pin 脚，分为两个 Bank（Bank0、Bank1）是 PS 直接的管脚连接，可以接诸如 UART、SPI、IIC、GPIO 等具体的外设引脚；
EMIO 也是 PS 的资源，它接到了 PL 端，由 PL 端输出信号；
这里，我们可以简单的理解为，MIO 是可以通过 Pinmux 配置而直接连接到 PS 端外设的管脚，而 EMIO 是连接到 PL 端用于扩展的引脚；
外设的 MIO/EMIO 的链接如下所示：
这里，我们暂时只关心 MIO（后续看 EMIO），MIO 分为了两个 Bank（Bank0、Bank1），这两个 Bank 分别叫做 Bank 500 和 Bank 501，他们可以配置为不同的电压等级；
注意，这个是电压等级的 Bank，与后面的 GPIO bank 作区分；
Bank 500：MIO[15:0]
Bank 501：MIO[16:53]
提供 54 个 MIO 资源；
根据管脚复用的配置以及外设相关的资源，整个可实现的配置如下所示
MIO 的管脚复用配置逻辑如下所示：
每一路的 MIO（从 MIO[0] ~ MIO[53]）都有一个这样的逐级配置，L3 的 MUX 结果可以作为 L2 MUX 的输入......最后配置出来成为最后的管脚；
举个例子，直接看寄存器；
MIO 配置的寄存器位于系统控制寄存器 slcr：
在 slcr 中：
很多类似这样的寄存器：slcr.MIO_PIN_[PIN_MUN] 其中的 PIN_MUN 就是每个 MIO 的编号，从 0 到 53，一共 54 个；
每一个的寄存器内容大致一样，我们随便抓一个看：MIO_PIN_00：
可以看到，每个 MIO 都可以配置是否上拉，电平标准（同一个 Bank 500 或者 Bank 501 电平标准必须一致），还有就是 Level 0 ~ Level 3 的 MUX，这个就是对应的上面那个 4 级 MUX 图的；
DisableRcvr：HSTL 的配置，是 High Speed Transceiver Logic 的简写，这个域是配置 MIO 的 HSTL 的；
PULLUP：配置 Piin 脚是否带上拉；
IO TYPE：配置 IO 的电平标准；
Speed：配置速度；
L3_SEL：配置管脚复用 L3 逻辑，参考管脚复用的 MIO Signal Routing 那个图；
L2_SEL：配置管脚复用 L2 逻辑，参考管脚复用的 MIO Signal Routing 那个图；
L1_SEL：配置管脚复用 L1 逻辑，参考管脚复用的 MIO Signal Routing 那个图；
L0_SEL：配置管脚复用 L0 逻辑，参考管脚复用的 MIO Signal Routing 那个图；
TRI_ENABLE：用于配置 MIO 是否三态；
注意：这个是 slcr 寄存器的配置，关于所有 slcr 寄存器的配置，都需要往 slcr.SLCR_UNLOCK 寄存器（0xF8000008）写入 0xDF0D，来解锁 slcr 寄存器的写权限；
2、工程中的配置
具体工程中，我们使用 Vivado 进行配置，首先创建 Block Design 来生成一个 PS：
双击这个大的 ZYNQ 图标，进入配置界面：
选择红色部分，并配置每个 IO 的管脚复用，并选择好他的电平标准（绿色）；
配置时钟，板载 33.333333 MHZ，使用 6:2:1 时钟比例（参考 ZYNQ 时钟子系统）
配置完毕，并导出硬件，Launch SDK；
3、使用 MIO-GPIO
硬件原理图中 PS 端的 LED 连接如下：
分别使用了 MIO0_LED 和 MIO13_LED，都属于 Bank 500（V3.3），此刻，我们如果想点个灯，那么需要将其配置为输出，并置 0 即可导通；
3.1、GPIO 硬件描述
UG585 的 Chapter 14 就是 PS 的 GPIO 的使用说明（这里包含了 MIO 和 EMIO，这一章，我们看 MIO）
它支持 MIO 和 EMIO 的配置，MIO 分为 2 个 IO Bank （0~1），EMIO 也分为 2 个 IO Bank（2~3）：
GPIO 支持中断输入和正常的写和读：INT 开头的，是中断配置：
针对每一个pin，它都有如下寄存器：
注意：如果 MIO 的 TRI_ENABLE 这个被设置为 1，那么输出就为 3 态了；
3.2、GPIO 寄存器描述
每个 GPIO Bank 提供了一组寄存器用来描述他的行为，一共 4组，我们以 GPIO Bank 0 为例：
GPIO Bank 0 一共有 32bits 根信号；
3.2.1、MASK_0_LSW、MASK_0_MSW
Zynq 针对 GPIO 的操作，增加了一组方式，以避免对 32bit 寄存器进行读改写的操作，它的方式是将（以 GPIO Bank0 为例）的 32bit 的信号（对应 32 个 IO）分为两组，每组代表 16 bits 的 IO 信号，用两个寄存器描述：
高 16 位使用叫 MASK_0_MSW 的寄存器描述：低位 16 位使用叫 MASK_0_LSW 的寄存器描述：
他们分别有两个域，一个 Mask 域，一个 Data 域，Zynq 使用 MASK + DATA 的方式，来避免对 GPIO 寄存器的读改写；用法是：
往 Mask 中写入 1 的位置，不会被对应的 Data 中的写入改变；换句话来说，16 bit 信号中，可以选择哪些信号被 Mask，Mask 中被写入了 1 的信号，即便是 在 Data 域写入任何值， GPIO 的电平状态都不会被改变；举个栗子：
往 MIO[0] 写 1，那么就可以配置寄存器 MASK_0_LSW 寄存器的值为：0xFFF70001；
意思是，除了 MIO GPIO0 以外的其他的 1~15 都被 Mask，你往里面写什么，都无效；
3.2.2、Data_0
当然，你也可以使用读改写的方式来对 IO 进行配置，直接配置 Data_0 寄存器就可以（以 GPIO Bank0 为例）：
3.2.3、Data_0_RO
当然，也可以读 GPIO 的电平值，通过直接读取 Data_0_RO 寄存器（以 GPIO Bank0 为例）：
3.2.4、DIRECTION_0
GPIO 呢，当然要配置它的方向，即，输入还是输出（以 GPIO Bank0 为例）：
3.2.5、OP_ENABLE_0
如果 GPIO 配置为输出了后，要真的输出信号，要配置这个输出使能寄存器（以 GPIO Bank0 为例）：
3.2.6、INT_
这个是 IO 输入中断相关的配置以后用到中断在仔细介绍；
3.3、代码
Xilinx SDK 关于 GPIO 的操作，有专门的 API 接口（其实就是按照前面的寄存器配置逻辑来配置），按照具体的硬件原理图的 LED（MIO_0 和 MIO_13），代码如下：
XGpioPs Gpio;
#define STEPH_MIO_0 0
#define STEPH_MIO_1 13
#define MIO_OUTPUT 1
#define MIO_INPUT 0
#define MIO_OUTPUT_EN 1
#define MIO_OUTPUT_DIS 0
uint32_t Steph_LEDInit(void)
{
XGpioPs_Config *ConfigPtr = NULL;
int Status = XST_SUCCESS;
ConfigPtr = XGpioPs_LookupConfig(GPIO_DEVICE_ID);
if(!ConfigPtr)
{
xil_printf("XGpioPs_LookupConfig Error.\r\n");
return XST_FAILURE;
}
Status = XGpioPs_CfgInitialize(&Gpio, ConfigPtr,
ConfigPtr->BaseAddr);
if (Status != XST_SUCCESS) {
xil_printf("XGpioPs_CfgInitialize Error.\r\n");
return XST_FAILURE;
}
XGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio, STEPH_MIO_0, MIO_OUTPUT);
XGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio, STEPH_MIO_1, MIO_OUTPUT);
XGpioPs_SetOutputEnablePin(&Gpio, STEPH_MIO_0, MIO_OUTPUT_EN);
XGpioPs_SetOutputEnablePin(&Gpio, STEPH_MIO_1, MIO_OUTPUT_EN);
xil_printf("Steph_LED Initialize Finished...\r\n");
return Status;
}
void LED_ON(uint32_t led_pin)
{
XGpioPs_WritePin(&Gpio, led_pin, 0x0);
}
void LED_OFF(uint32_t led_pin)
{
XGpioPs_WritePin(&Gpio, led_pin, 0x1);
}
相关代码和工程在 gitee 持续更新：https://gitee.com/stephenzhou-tech/Zynq7020_PS
