在 Versal 中通过 NoC 从 PS-APU 对 AXI BRAM 执行基本读写操作

周四, 3 十一月 2022 - 11:44

作者：Savula，AMD 赛灵思开发者

本篇博文旨在演示如何通过 NoC 从 Versal™ 应用处理单元 (APU) 访问 AXI BRAM。

设计示例是使用 Vivado® 2020.2 版本创建的，评估板使用的是 VCK190 评估板。在本篇博文中以附件形式提供了适用于此设计的 Tcl 脚本和应用代码。

Versal：

Versal 架构将“Scalar Engine”（标量引擎）、“Adaptable Engine”（自适应引擎）和“Intelligent Engine”（智能引擎）这三种不同类型的引擎与丰富的连接和通信功能以及片上网络 (NoC) 有机结合，从而支持实现覆盖整个器件的无缝式存储器映射访问。
智能引擎包括：

<li>SIMD VLIW AI 引擎，适用于自适应推断和高级信号处理计算</li>
<li>DSP 引擎，适用于定点运算、浮点运算和复杂的 MAC 运算。</li>

自适应引擎将可编程逻辑块与存储器有机结合，它具备专为应对高计算密度需求而设计的架构。
标量引擎包括 Arm® Cortex™-A72 和 Cortex-R5 处理器，支持计算密集型任务。

片上网络 (NoC)：

片上网络 (NoC) 是一个 AXI 互连网络，用于在可编程逻辑 (PL)、处理器系统 (PS) 和其它硬核块中的 IP 端点之间共享数据。
此基础架构覆盖整个器件，基于专有的切换开关形成高速集成的数据路径。

模块框图
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Vivado 步骤

步骤 1：以 VCK190 评估板为目标创建工程，并在 IP integrator 内创建块设计。
步骤 2：添加 versal_cips IP (Control, Interfaces and Processing System)，并运行块自动化设置。在设置中配置 NoC 的存储器控制器 (DDR4)，并将 PL 时钟和 PL 复位的数量配置为 1。
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步骤 3：双击打开 NoC IP，在“General”（常规）选项卡中进行以下设置：
Number of AXI Master Interfaces（AXI 主接口数）= 1
Number of AXI Clocks（AXI 时钟数）= 7
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步骤 4：转至“Connectivity”（连接）选项卡，检查 S0xAXI 与 M00_AXI 之间的连接，然后单击“OK”（确定）。
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步骤 5：将 AXI BRAM 添加到块设计中，单击“Run Connection Automation”（运行自动连接），然后选中 pl_clk0 作为从接口的时钟源。
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步骤 6：再次运行“Run Connection Automation”，配置 ext_reset_in接口。
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步骤 7：运行“validation”（确认）步骤，确认成功后，检查“Address Editor”（地址编辑器）选项卡。
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步骤 8：为 BD 创建顶层文件，运行综合与实现，然后生成器件镜像。

步骤 9：导出硬件设计以获取 XSA 文件。

Vitis 步骤：

步骤 1：在 Vitis 中创建新的应用工程，然后切换至“Create a new platform from hardware”（基于硬件创建新平台）选项卡。
单击“+”，选择从 Vivado 导出的 XSA 文件。
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步骤 2：提供工程名称，并选择处理器。
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步骤 3：选择 Hello World 模板，然后单击“Finish”（完成）。
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代码修改：

创建完应用工程后，在 main.c 中修改代码对 AXI BRAM进行读写。
Xil_Out64 函数用于将数据写入 64 位地址，而Xil_In32 函数则用于地址中读取 32 位数据。
示例：

写入数据 API

Xil_Out64(bram_address_write,write_data);

读取数据 API

read_data=Xil_In32(bram_address_read);

代码快照
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运行设计

连接到VCK190 评估板，并设置启动模式为 JTAG 启动模式，然后运行应用。

控制台输出示例：
<center><img src="https://cdn.eetrend.com/files/2022-11/wen_zhang_/100565353-277270-12.pn…; alt=""></center>

参考资料：

https://china.xilinx.com/support/documentation/architecture-manuals/am0…
https://china.xilinx.com/support/documentation/ip_documentation/axi_noc…
https://china.xilinx.com/support/documentation/data_sheets/ds950-versal…
https://china.xilinx.com/support/documentation/ip_documentation/axi_bra…