Versal ACAP CIPS 和 NoC (DDR) IP 核配置

Versal ACAP CIPS IP 核允许您配置处理器系统和 PMC 块，包括启动模式、外设、时钟、接口和中断等。

本章描述了如何执行以下任务：

  • 创建 Vivado® 工程以供 Versal™ ACAP 通过配置 CIPS IP 核来选择相应的启动器件和外设。

  • 在 Arm® Cortex™-A72 的片上存储器 (OCM) 上创建并运行 Hello World 软件应用。

  • 在 Arm Cortex- R5F 的紧密耦合内存 (TCM) 上创建并运行 Hello World 软件应用。

NoC IP 核可帮助配置 DDR 内存和跨 DDR 内存的数据路径，以及系统中的处理引擎（标量引擎 (Scalar Engine)、自适应引擎 (Adaptable Engine) 和 AI 引擎 (AI Engine)）。

  • 在 Arm Cortex-A72 上使用 DDR 作为内存来创建并运行 Hello World 软件应用。

  • 在 Arm Cortex-R5F 上使用 DDR 作为内存来创建并运行 Hello World 软件应用。

要求

要创建并运行本章中所述 Hello World 应用，您需要安装 Vitis™ 统一软件平台。如需了解安装过程，请参阅《Vitis 统一软件平台文档：嵌入式软件开发》(UG1400)。

CIPS IP 核配置

创建 Versal ACAP 系统设计中包括配置 CIPS IP 核以选择相应的启动器件和外设。首先，如果 CIPS IP 核外设和可用的多路复用 I/O (MIO) 连接满足要求，则无需任何 PL 组件。本章将指导您逐步完成创建基于 CIPS IP 核的简单设计的过程。

使用 Versal ACAP 创建全新的嵌入式工程

对于本示例，请启动 Vivado® Design Suite 并创建顶层为嵌入式处理器系统的工程。

启动设计

  1. 启动 Vivado® Design Suite。

  2. 在 Tcl 控制台 (Tcl Console) 中，输入以下命令以启用 ES1 评估板：

    enable_beta_device

    按 Enter 键。

  3. 在 Vivado“Quick Start”页面中，单击“创建工程 (Create Project)”以打开“新建工程 (New Project)”Wizard。

  4. 使用下表中的信息在每个 Wizard 屏幕中选择相应选项。

    表 1：系统属性设置

Wizard 屏幕系统 系统属性 所用设置或命令
工程名称 (Project Name) 工程名称 (Project Name) edt_versal
工程位置 (Project Location) C:/edt
创建工程子目录 (Create Project Subdirectory) 保留勾选此项
工程类型 (Project Type) 指定要创建的工程类型。您可从 RTL 或已综合的 EDIF 开始着手 RTL 工程 (RTL Project)
“当前请勿指定源代码 (Do not specify sources at this time)”复选框 保留勾选此项
“工程为可扩展 Vitit 平台 (Project is an extensible Vitis platform)”复选框 保留勾选此项
添加源代码 (Add Sources) 请勿对此屏幕执行任何更改
添加约束 (Add Constraints) 请勿对此屏幕执行任何更改
默认器件 (Default Part) 选择 开发板
显示名称 (Display Name) Versal VMK180/VCK190 评估平台
工程摘要 (Project Summary) 工程摘要 (Project Summary) 复查工程摘要信息

  1. 单击“完成 (Finish)”。这样即可关闭“New Project”Wizard，并在 Vivado 设计工具中打开您刚创建的工程。

注意：选择开发板时，请勾选版本号。对于 ES1 硅片，开发板版本为 1.0，对于量产硅片，开发板版本为 2.0。请根据开发板上的硅片选择相应的版本。

创建嵌入式处理器工程

要创建嵌入式处理器工程，请执行以下操作：

  1. 在 Flow Navigator 中的 IP integrator 下，单击“创建块设计 (Create Block Design)”。

    _images/image5.png

    这样即可打开“Create Block Design”Wizard。

  2. 在“Create Block Design”Wizard 中使用以下信息选择相应的选项。

    表 2：系统属性设置

Wizard 屏幕 系统属性 所用设置或命令
创建块设计 (Create Block Design) 设计名称 (Design Name) edt_versal
目录 (Directory) <Local to Project>
指定源代码集合 (Specify Source Set) 设计源代码

  1. 单击“确定 (OK)”。

    这样会打开“框图 (Diagram)”窗口视图，并显示消息称此设计为空。首先，添加来自 IP 目录的 IP。

  2. 单击“添加 IP (Add IP)”按钮 _images/image6.png。

  3. 在搜索框中，输入 CIPS 以查找 Control, Interfaces and Processing System。

  4. 双击“Control, Interface & Processing System IP”以将其添加到块设计中。CIPS IP 核会显示在“Diagram”视图中，如下图所示：
    _images/image7.png

在 Vivado Design Suite 中管理 Versal ACAP CIPS IP 核

现在，您已将 Versal™ ACAP 的处理器系统添加到设计中，接下来即可开始管理可用选项。

  1. 双击“模块框图 (Block Diagram)”窗口中的 versal_cips_0。

  2. 在“开发板 (Board)”选项卡中选择“cips fixed io”，如下图所示。

    cips-fixed-io-selection

  3. 单击“OK”。默认情况下，CIPS 中未启用任何控件或接口。应用开发板预设即可在 CIPS 上启用相应外设，在开发板上这些外设的 MIO 管脚均已连接。

  4. 双击“模块框图 (Block Diagram)”窗口中的 versal_cips_0。这样会打开“重新自定义 IP (Re-customize IP)”对话框，如下图所示。

    _images/image9.jpeg

  5. 展开“PS-PMC”下拉菜单。单击“IO 配置 (IO Configuration)”，如下图所示。这样会打开“IO Configuration”对话框。

    I/O Configuration 会启用处理器系统中的外设，并允许为关联的 MIO 选择管脚分配。外设配置如下图所示：

    注意：块自动化设置 (Block Automation) 不会显式运行。当“开发板接口 (Board interface)”从“定制 (Custom)”更改为“cips fixed io”时，会将其禁用。

    _images/Recustomize-IP.PNG

  6. 单击“OK”以关闭 CIPS GUI。

验证设计并生成输出

要验证设计并生成输出文件，请执行以下步骤：

  1. 右键单击“Block Diagram”视图中的空白区域并选择“验证设计 (Validate Design)”。

    或者，您可按 F6 键。这样会显示如下消息对话框：

    validation_message

  2. 在“Block Design”视图中，单击“源代码 (Sources)”选项卡。

    _images/image13.png

  3. 单击“层级 (Hierarchy)”。

  4. 在“设计源代码 (Design Sources)”下，右键单击 edt_versal 并选择“创建 HDL 封装器 (Create HDL Wrapper)”。

    这样会打开“Create HDL Wrapper”对话框。请使用此对话框来为处理器子系统创建 HDL 封装器文件。

    提示：HDL 封装器是设计工具所需的顶层实体。

  5. 选择“让 Vivado 管理封装器并自动更新 (Let Vivado manage wrapper and auto-update)”，然后单击“OK”。

  6. 在“块设计源代码 (Block Design Sources)”窗口中的“Design Sources”下，展开 edt_versal_wrapper。

  7. 右键单击标题为 edt_versal_i: edt_versal 的顶层模块框图 (edt_versal.bd) 并选择“生成输出文件 (Generate Output Products)”。

    这样会打开“Generate Output Products”对话框，如下图所示。

    _images/image15.png

    注意：如果在 Windows 上运行 Vivado® Design Suite，则“运行设置 (Run Settings)”下的选项可能与此处所示选项不同。在此情况下，请使用默认设置继续执行操作。

  8. 单击“生成 (Generate)”。

    此步骤将为所选源代码构建所有必需的输出文件。例如，您无需手动为 IP 处理器系统创建约束。当您选中“Generate Output Products”时，Vivado 工具会自动为处理器子系统生成 XDC 文件。

  9. 当“Generate Output Products”进程完成后，请单击“OK”。单击底部窗口的“设计运行 (Design Runs)”选项卡，以查看“OOC 模块运行/综合/实现运行 (OOC Module Runs/Synthesis/Implementation runs)”。

  10. 在“Block Design Sources”窗口中，单击“IP 源代码 (IP Sources)”选项卡。您可在此处查看刚生成的输出文件，如下图所示。

    _images/image16.png

综合、实现和生成器件镜像

请遵循以下步骤为设计生成器件镜像。

  1. 转至“Flow Navigator → 编程与调试 (Program and Debug)”，并单击“生成器件镜像 (Generate Device Image)”。

  2. 这样会显示“无实现结果可用 (No Implementation Results Available)”菜单。单击“Yes”。

  3. 这样会显示“启动运行 (Launch Run)”菜单。单击“确定 (OK)”。

    当“Device Image Generation”完成后，会显示“器件镜像生成已完成 (Device Image Generation Completed)”对话框。

  4. 单击“取消 (Cancel)”关闭此窗口。

  5. 生成器件镜像后，请导出硬件。

注意：以下步骤为可选，您可跳过这些步骤并转至导出硬件部分。这些步骤提供了生成器件镜像的详细流程，包括先运行综合与实现，然后再生成器件镜像。如需了解生成器件镜像的流程，请遵循以下提供的步骤进行操作。

  1. 转至“Flow Navigator → 综合 (Synthesis)”、单击“运行综合 (Run Synthesis)”，然后单击“OK”。

    _images/image17.png

  2. 如果 Vivado® 提示您在启动综合前保存工程，请单击“保存 (Save)”。

    运行综合时，在右上角窗口中会显示其状态栏。在整个设计进程中，此状态栏会因各种原因而呈现假脱机状态。此状态栏表示进程正在后台运行。当综合完成后，会打开“综合已完成 (Synthesis Completed)”对话框。

  3. 选择“运行实现 (Run Implementation)”，然后单击“OK”。

    当实现完成后，会打开“实现已完成 (Implementation Completed)”对话框。

  4. 选择“Generate Device Image”，然后单击“OK”。

    当“Device Image Generation”完成后，会显示“器件镜像生成已完成 (Device Image Generation Completed)”对话框。

  5. 单击“取消 (Cancel)”关闭此窗口。

    生成器件镜像后，请导出硬件。

导出硬件

  1. 在 Vivado 工具栏中，选择“文件 (File) → 导出 (Export) → 导出硬件 (Export Hardware)”。这样会打开“导出硬件 (Export Hardware)”对话框。

  2. 选择“包含器件镜像 (Include device image)”，然后单击“下一步 (Next)”。

  3. 为导出的文件提供名称（或者使用提供的默认名称）并选择导出位置。单击“下一步 (Next)”。

    如果硬件模块 (Hardware Module) 已导出，则会显示一条警告消息。如果显示覆盖消息，则请单击“是 (Yes)”以覆盖现有 XSA 文件。

  4. 单击“完成 (Finish)”。

运行裸机 Hello World 应用

在此示例中，您将了解如何管理开发板设置、连接电缆、通过系统将电缆连接至开发板以及如何在赛灵思 Vitis 软件平台中通过 Arm Cortex-A72 上的片上存储器 (OCM) 和 Arm Cortex- R5F 上的紧密耦合存储器 (OCM) 来运行 Hello World 软件应用。

以下步骤演示了按要求连接电缆、通过系统将电缆连接至开发板以及启动 Vitis 软件平台的过程。

  1. 将电源线缆连接到开发板。

  2. 在 Windows 主机与目标开发板上的 USB JTAG 连接器之间连接 Micro USB 线。此线缆用于 USB 到串口之间的传输。

    注意：请确保 SW1 开关设置为 JTAG 启动模式，如下图所示。

    _images/image19.jpeg

  3. 使用电源开关给 VMK180/VCK190 评估板上电，如下图所示。

    _images/image20.png

    注意：如果 Vitis 软件平台已运行，请跳转到步骤 6。

  4. 选择“工具 (Tools) → 从 Vivado 启动 Vitis IDE (Launch Vitis IDE from Vivado)”以启动 Vitis 软件平台，并设置工作空间路径，在此例中，路径为 C:\edt\edt_vck190。

    或者，您可打开含默认工作空间的 Vitis 软件平台，稍后再通过如下方式来将其切换至正确的工作空间：选择“文件 (File) → 切换工作空间 (Switch Workspace)”，然后选择工作空间。

  5. 打开对应系统上分配的 COM 端口的串行通信实用工具。Vitis 软件平台提供了 1 个串行终端实用工具，在本教程中均使用此工具，选择“窗口 (Window) → 显示视图 (Show View) → 赛灵思 (Xilinx) → Vitis 串口终端 (Vitis Serial Terminal)”即可将其打开。

    _images/image21.jpeg

  6. 单击 Vitis 终端上下文中的“连接到串口 (Connect to a serial port)”按钮 _images/image22.png 以设置串行配置并连接此端口。

  7. 在 Windows 器件管理器中验证此端口的详细信息。

    UART-0 终端对应于含“Interface-0”的 Com-Port。对于此示例，默认已设置 UART-0 终端，因此对于 Com-Port，请选择含 interface-0 的端口。下图显示了 Versal™ ACAP 处理器系统的标准配置。

    _images/image23.png

注意：您可使用外部终端串口控制台，如 Tera Term 或 Putty。您可在“控制面板 (Control Panel)”的“器件管理器 (Device Manager)”菜单中找到相关 COM 端口信息。

为 Arm Cortex-A72 上的 OCM 创建 Hello World 应用

以下步骤演示了为 Arm Cortex-A72 上的 OCM 创建 Hello World 应用的步骤。

  1. 选择“文件 (File) → 新建 (New) → 应用工程 (Application Project)”。这样会打开“新建应用工程 (Creating a New Application Project)”Wizard。如果这是首次启动 Vitis IDE，那么您可在“欢迎使用 (Welcome)”屏幕上选择“创建应用工程 (Create Application Project)”，如下图所示。

    _images/image24.png

    注意：或者，您也可以选中“下次跳过欢迎屏幕 (Skip welcome page next time)”，这样即可每次启动时跳过欢迎页面。

    _images/image25.jpeg

  2. 根据以下信息在 Wizard 屏幕中选择相应的选项。

    表 3：系统属性设置

Wizard 屏幕 系统属性 所用设置或命令
平台 (Platform) 基于硬件创建新平台 (XSA) (Create a new platform from hardware (XSA)) 单击“Browse”按钮以添加 XSA 文件。
平台名称 (Platform Name) vck190_platform
应用工程详情 (Application Project Details) 应用工程名称 (Application project name) helloworld_a72
选择系统工程 (Select a system project) +新建
系统工程名称 (System project name) helloworld _system
处理器 (Processor) psv_cortexa72_0
域 (Domain) 选择域 (Select a domain) +新建
名称 分配的默认名称
显示名称 (Display Name) 分配的默认名称
操作系统 (Operating System) 独立
处理器 (Processor) psv_cortexa72_0
架构 64 位
模板 (Templates) 可用模板 (Available Templates) Hello World

执行完上述步骤后，Vitis 软件平台就会为平台工程 (vck190_platform) 和系统工程 (helloworld_system) 创建开发板支持封装，其中包含名为 helloworld_a72 的应用工程，位于“Explorer”视图下。

  1. 右键单击 vck190_platform 并选择“Build Project”。或者，也可以单击 _images/image26.png。

    注意：如果无法看到 Project Explorer，请单击左侧面板上的复原图标 _images/image27.png 然后执行步骤 3。

修改 helloworld_a72 应用源代码

  1. 双击 helloworld_a72，然后双击 src 并选择 helloworld.c。

    这样即可打开 helloworld_a72 应用的 helloworld.c 源代码文件。

  2. 修改 print 命令中的实参：

    print("Hello World from APU\n\r");
print("Successfully ran Hello World application from APU\n\r");

    _images/image28.png

  3. 单击 _images/image29.png 以构建该工程。

在平台工程中添加新的 RPU 域

以下步骤演示了为 Arm Cortex-R5F 上的 TCM 创建裸机 Hello World 应用的过程。此应用需链接至域。创建应用工程前，请确保目标域软件环境可用。如果此环境不可用，请使用以下步骤将所需的域添加到您的平台中。

  1. 双击“Vitis Explorer”视图中的 platform.spr 文件。（在此示例中，即 vck190_platform → platform.spr）

  2. 单击主视图中的 _images/image30.png 按钮。

  3. 根据以下信息在“域 (Domain)”Wizard 屏幕中选择相应的选项。

    表 4：新建域设置

Wizard 屏幕 字段 所用设置或命令
域 (Domain) 名称 r5_domain
显示名称 (Display Name) 自动生成
操作系统 (OS) 独立
处理器 (Processor) psv_cortexr5_0
受支持的运行时 (Supported Runtimes) C/C++
架构 32 位

  1. 单击“确定 (OK)”。这样即可完成配置新生成的 r5_domain。

    注意：此时您会注意到在“Explorer”视图中的平台旁出现了“过期 (Out-of-date)”修饰器。

  2. 单击 _images/image261.png 图标以构建平台。“Explorer”视图会在平台工程内显示生成的镜像文件。

为 Arm Cortex-R5F 创建独立应用工程

以下步骤演示了为 Arm Cortex-R5F 创建 Hello World 应用的步骤。

  1. 选择“文件 (File) → 新建 (New) → 应用工程 (Application Project)”。这样会打开“新建应用工程 (Creating a New Application Project)”Wizard。如果这是首次启动 Vitis IDE，那么您可在“Welcome”屏幕上选择“Create Application Project”。

    注意：或者，您也可以选中“下次跳过欢迎屏幕 (Skip welcome page next time)”，这样即可每次启动时跳过欢迎页面。

  2. 根据以下信息在 Wizard 屏幕中选择相应的选项。

    表 5：系统属性设置

Wizard 屏幕 系统属性 所用设置或命令
平台 (Platform) 从存储库中选择平台 选择 vck190_platform
应用工程详情 (Application Project Details) 应用工程名称 (Application project name) helloworld_r5
选择系统工程 (Select a system project) helloworld_system
系统工程名称 (System project name) helloworld _system
目标处理器 (Target processor) psv_cortexr5_0
域 (Domain) 选择域 (Select a domain) r5_domain
名称 r5_domain
显示名称 (Display Name) r5_domain
操作系统 (Operating System) 独立
处理器 (Processor) psv_cortexr5_0
模板 (Templates) 可用模板 (Available Templates) Hello World

注意：这样即可在现有系统工程 helloworld_system 内生成独立应用 helloworld_r5。

  1. 右键单击 vck190_platform 并选择“Build Project”。或者，您也可以单击 _images/image29.png 以构建工程。

修改 helloworld_r5 应用源代码

  1. 展开 helloworld_r5 并双击 src，然后选择 helloworld.c 以打开 helloworld_r5 应用的 helloworld.c 源代码文件。

  2. 修改 print 命令中的实参：

    print("Hello World from RPU\n\r");
print("Successfully ran Hello World application from RPU\n\r");

    _images/image31.png

  3. 单击 _images/image29.png 以构建该工程。

为应用工程 helloworld_r5 修改应用连接器脚本

以下步骤演示了为应用工程 helloworld_r5 修改应用连接器脚本 (Application Linker Script) 的过程。

注意：Vitis 软件平台提供了连接器脚本生成器用于简化为 GCC 创建连接器脚本的任务。连接器脚本生成器 GUI 会检验目标硬件平台并确认可用的存储器部分。您只需将 ELF 文件中的不同代码和数据部分分配至不同存储器区域即可。

  1. 在“Vitis Explorer”视图中选择相应的工程 (helloworld_r5)。

    注意：如果平台上存在 DDR 内存，则连接器将使用 DDR 内存，否则将默认使用片上存储器 (OCM)。

  2. 在 src 目录中，删除默认 lscript.ld 文件。

  3. 右键单击 helloworld_r5 并单击“生成连接器脚本 (Generate Linker Script)”。或者，您也可以选择“Xilinx → Generate Linker Script”。

    _images/image32.png

    注意：在“Generate Linker Script”对话框中，左侧为只读，但“按如下方式修改工程构建设置 (Modify project build settings as follows)”字段中的“输出脚本名称 (Output Script name)”和工程构建设置除外。在右侧，有 2 个用于选择存储器分配方式的选项：“基本信息 (Basic)”选项卡或“高级 (Advanced)”选项卡。这 2 个选项执行的任务是相同的；但“Basic”选项卡粒度较低，将所有类型的数据都作为“数据”来处理，并将所有类型的指令都作为“代码”来处理。这通常足以完成大部分任务。使用“Advanced”选项卡可将软件块精准分配到各种类型的存储器中。

  4. 针对“Basic”选项卡下的 3 个部分，在其下拉菜单中选择 psv_r5_0_atcm_MEM_0，然后单击“生成 (Generate)”。

    _images/image33.png

    注意：这样将在应用工程的 src 文件夹中生成新的连接器脚本 (lscript.ld)。

  5. 右键单击 helloworld _system，然后选择“构建工程 (Build Project)”，或者单击 _images/image261.png。这样即可在 helloworld_r5 工程的 Debug 文件夹内生成工程的 elf 文件。

在 Vitis 软件平台中使用系统调试器以 JTAG 模式运行应用

要运行应用，则必须创建“运行配置 (Run configuration)”以采集用于执行应用的设置。您可为整个系统工程创建一种运行配置，或者也可以为各独立应用创建不同运行配置。

为系统工程创建运行配置

  1. 右键单击系统工程 helloworld_system 并选择“运行方式 (Run As) → 运行配置 (Run Configurations)”。这样会打开“Run configuration”对话框。

  2. 双击“系统工程调试 (System Project Debug)”以创建“Run Configuration”。

    Vitis 软件平台会创建新的运行配置，其名为：SystemDebugger_helloworld_system。对于其余选项，请参阅下表。

    表 6：创建、管理和运行配置设置

Wizard 选项卡 系统属性 所用设置或命令
主视图 (Main) 工程 (Project) helloworld_system
目标 (Target) → 硬件服务器 (Hardware Server) 随附到运行中的目标（本地）。如果尚未添加目标，请使用“新建 (New)”按钮添加目标。

  1. 单击“运行 (Run)”。

    注意：如果存在现有启动配置，则会显示 1 个对话框，询问您是否要终止此流程。单击“Yes”。这样会在终端上显示以下日志。

    _images/image34.png

为系统工程内的单一应用创建运行配置

您可通过 2 种方式来为系统工程内的单一应用创建运行配置：

方法 I

  1. 右键单击系统工程 helloworld_system 并选择“运行方式 (Run As) → 运行配置 (Run Configurations)”。这样会打开“Run configuration”对话框。

  2. 双击“系统工程调试 (System Project Debug)”以创建“Run Configuration”。

    Vitis 软件平台会创建新的运行配置，其名为：SystemDebugger_helloworld_system_1。将其重命名为 SystemDebugger_helloworld_system_A72。对于其余选项，请参阅下表。

    表 7：创建、管理和运行配置设置

Wizard 选项卡 系统属性 所用设置或命令
主视图 (Main) 工程 (Project) helloworld_system
仅调试所选应用 (Debug only selected applications) 选中此框
所选应用 (Selected Applications) 单击“编辑 (Edit)”按钮并勾选 helloworld_a72
目标 (Target) → 硬件服务器 (Hardware Server) 随附到运行中的目标（本地）。如果尚未添加目标，请使用“新建 (New)”按钮添加目标。

  1. 单击“应用 (Apply)”。

  2. 单击“运行 (Run)”。

    注意：如果存在现有运行配置，则会显示 1 个对话框，询问您是否要终止此流程。单击“Yes”。这样会在终端上显示以下日志。

    _images/image35.png

注意：APU 和 RPU 应用都会打印在相同控制台上，因为这两种应用使用的都是 UART0。应用软件会针对 APU 和 RPU 向 PS 部分的 UART0 外设发送 hello world 字符串。这些 hello world 字符串将从 UART0 逐字节发送到主机上运行的串行终端应用，在主机上会将其显示为字符串。

方法 II

  1. 右键单击应用工程 hello_world_r5 并选择“Run As → Run Configurations”。这样会打开“Run configuration”对话框。

  2. 双击“单工程调试 (Single Project Debug)”以创建运行配置。

    Vitis 软件平台会创建新的运行配置，其名为：Debugger_helloworld_r5-Default。对于其余选项，请参阅下表。

    表 8：创建、管理和运行配置设置

Wizard 选项卡 系统属性 所用设置或命令
主视图 (Main) 调试类型 (Debug Type) 独立应用调试 (Standalone Application Debug)
连接 (Connection) 连接至开发板。如果尚未连接，请在此处选择连接。
工程 (Project) helloworld_r5
配置 (Configuration) 调试

  1. 单击“应用 (Apply)”。

  2. 单击“运行 (Run)”。

注意：如果存在现有运行配置，则会显示 1 个对话框，询问您是否要终止此流程。单击“Yes”。这样会在终端上显示以下日志。

_images/image36.png

NoC（和 DDR）IP 核配置

本章节描述了 NoC（和 DDR）配置以及搭配本章前文中配置的 CIPS 使用所需的相关连接的信息。Versal™ ACAP CIPS IP 核允许您配置 2 个基于多核 Arm® Cortex™-A72 的超标量 APU、2 个 Arm Cortex™-R5F RPU、1 个平台管理控制器 (PMC) 和 1 个 CCIX PCIe® 模块 (CPM)。NoC IP 核支持配置 NoC 并启用 DDR 内存控制器。

在现有工程内配置 NoC IP 核

对于此示例，请启动 Vivado® Design Suite 和工程，并按工程示例：使用 Versal ACAP 创建全新的嵌入式工程中所示完成该工程的基本 CIPS 配置。

配置设计

要配置设计，请执行以下步骤：

  1. 打开工程示例：使用 Versal ACAP 创建全新的嵌入式工程中创建的设计 edt_versal.xpr。

  2. 然后打开块设计 edt_versal.bd。

  3. 在 Vivado Design Suite 的 Tcl 控制台中输入以下命令：

    apply_bd_automation -rule xilinx.com:bd_rule:versal_cips -config { apply_board_preset {0} configure_noc {Add new AXI NoC} num_ddr {1} pcie0_lane_width {None} pcie0_mode {None} pcie0_port_type {Endpoint Device} pcie1_lane_width {None} pcie1_mode {None} pcie1_port_type {Endpoint Device} pl_clocks {None} pl_resets {None}}  [get_bd_cells versal_cips_0]

  4. 按 Enter 键。

  5. 打开 AXI NoC IP。

  6. 在“开发板 (Boards)”选项卡中，按下图所示配置设置，然后单击“OK”。

    axi-noc-ip-board

  7. 单击设计中的 sys_clk_0_0 管脚。

  8. 在“外部接口属性 (External Interface Properties)”窗口中，选择“属性 (Properties) → 配置 (CONFIG) → FREQ_HZ”，将频率更改为 200 MHz。

    external-interface

    这样即可添加 AXI NoC IP 以供 DDR 访问。

    _images/image38.jpeg

验证设计并生成输出

要验证设计并生成输出，请执行以下步骤：

  1. 右键单击“Diagram”窗口的空白区域，并选择“Validate Design”。或者，您可按 F6 键。这样会打开含以下消息的对话框：

    validation-message

  2. 单击“OK”以关闭此消息。

  3. 在“块设计源代码 (Block Design Sources)”窗口中的“Design Sources”下，展开 edt_versal_wrapper。

  4. 右键单击标题为 edt_versal_i: edt_versal 的顶层模块框图 (edt_versal.bd) 并选择“Generate Output Products”。

    这样会打开“Generate Output Products”对话框，如下图所示。

    _images/image151.png

    注意：如果在 Windows 上运行 Vivado Design Suite，则“Run Settings”下的选项可能与此处所示选项不同。在此情况下，请使用默认设置继续执行操作。

  5. 单击“生成 (Generate)”。

    此步骤将为所选源代码构建所有必需的输出文件。例如，您无需手动为 IP 处理器系统创建约束。当您选中“Generate Output Products”时，Vivado 工具会自动为处理器子系统生成 XDC 文件。

  6. 当“Generate Output Products”进程完成后，请单击“OK”。单击底部窗口的“设计运行 (Design Runs)”选项卡，以查看“OOC Module Runs/Synthesis/Implementation runs”。

  7. 在“Sources”窗口中，单击“IP Sources”视图。您可在此处查看刚生成的输出文件，如下图所示。

    _images/image39.png

综合、实现和生成器件镜像

请遵循以下步骤为设计生成器件镜像。

  1. 转至“Flow Navigator → 编程与调试 (Program and Debug)”，并单击“生成器件镜像 (Generate Device Image)”。

  2. 这样会显示“无实现结果可用 (No Implementation Results Available)”菜单。单击“Yes”。

  3. 这样会显示“启动运行 (Launch Run)”菜单。单击“确定 (OK)”。

    当“Device Image Generation”完成后，会显示“器件镜像生成已完成 (Device Image Generation Completed)”对话框。

  4. 单击“取消 (Cancel)”关闭此窗口。

  5. 生成器件镜像后，请导出硬件，并单击“OK”。

注意：以下步骤为可选，您可跳过这些步骤并转至导出硬件部分。这些步骤提供了生成器件镜像的详细流程，包括先运行综合与实现，然后再生成器件镜像。如需了解生成器件镜像的流程，请遵循以下提供的步骤进行操作。

  1. 转至“Flow Navigator → Synthesis”，然后单击“Run Synthesis”。

    _images/image17.png

  2. 如果 Vivado® 提示您在启动综合前保存工程，请单击“保存 (Save)”。

    运行综合时，在右上角窗口中会显示其状态栏。在整个设计进程中，此状态栏会因各种原因而呈现假脱机状态。此状态栏表示进程正在后台运行。当综合完成后，会打开“综合已完成 (Synthesis Completed)”对话框。

  3. 选择“运行实现 (Run Implementation)”，然后单击“OK”。

    当实现完成后，会打开“实现已完成 (Implementation Completed)”对话框。

  4. 选择“Generate Device Image”，然后单击“OK”。

    当“Device Image Generation”完成后，会显示“器件镜像生成已完成 (Device Image Generation Completed)”对话框。

  5. 单击“取消 (Cancel)”关闭此窗口。

    生成器件镜像后，请导出硬件。

导出硬件

  1. 在 Vivado 主菜单中，选择“File→ Export → Export Hardware”。这样会打开“导出硬件 (Export Hardware)”对话框。

  2. 选择“包含比特流 (Include bitstream)”，然后单击“Next”。

  3. 为导出的文件提供名称（或者使用提供的默认名称）并选择导出位置。单击“下一步 (Next)”。

    如果硬件模块已导出，则会显示一条警告消息。如果显示覆盖消息，则请单击“是 (Yes)”以覆盖现有 XSA 文件。

  4. 单击“完成 (Finish)”。

在 DDR 内存上运行裸机 Hello World 应用

在此示例中，您将了解如何管理开发板设置、连接电缆、通过 PC 将电缆连接至开发板以及如何在赛灵思 Vitis 软件平台中通过 Arm Cortex-A72 和 Arm Cortex- R5F 上的 DDR 内存来运行 Hello World 软件应用。

您将创建与运行裸机 Hello World 应用中相似的新 Vitis 工程，区别在于此次将使用默认连接器脚本，该脚本将引用 DDR 内存。

  1. 管理开发板设置、连接电缆、通过系统将电缆连接至开发板并按运行裸机 Hello World 应用中的步骤 1 至 7 所述启动 Vitis 软件平台。

    注意：需为此示例创建新的 Vitis 工作空间。请勿使用运行裸机 Hello World 应用中创建的工作空间。

  2. 为 Arm Cortex-A72 上运行的应用创建裸机 Hello World 系统工程，并按为 Arm Cortex-A72 上的 OCM 创建 Hello World 应用的步骤 1 到 3 和修改 helloworld_a72 应用源代码中的步骤 1 到 3 中所述，修改此应用的源代码。

  3. 右键单击 helloworld _system 并选择“Build Project”，或者单击 _images/image29.png 以在应用工程的 Debug 文件夹中生成项目 elf 文件。

  4. 按在平台工程中添加新的 RPU 域的步骤 2 中所述，为平台创建另一个 RPU 域。

  5. 在现有系统工程内创建在 Arm Cortex-R5F 上运行的裸机 Hello World 应用（在步骤 2 中构建），并按为 Arm Cortex-R5F 创建独立应用工程的步骤 1 到 3 和修改 helloworld_r5 应用源代码的步骤 1 到 3 中所述，修改此应用的源代码。

  6. 右键单击 helloworld _system 并选择“Build Project”，或者单击 _images/image29.png 以在应用工程的 Debug 文件夹中生成项目 elf 文件。

请参阅在 Vitis 软件平台中使用系统调试器以 JTAG 模式运行应用以了解如何在 Vitis 软件平台中使用系统调试器以 JTAG 模式运行以上构建的应用，并参阅为独立应用生成启动镜像以了解如何为独立应用生成启动镜像。

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