描述

概述

目標(biāo)是使用 Raspberry PI 零（或 2W）和 RealTime Linux 補(bǔ)丁運(yùn)行飛行計(jì)算機(jī)的 BaseFlight 修改版本。其中一個(gè)問(wèn)題是生成 OneShot 協(xié)議以從 BaseFlight 控制 ESC（電機(jī)控制器）。那么，為什么不使用 FPGA 來(lái)生成 OneShot 信號(hào)，而不是使用 PI 上的資源來(lái)生成信號(hào)。

Buildroot 用于創(chuàng)建帶有實(shí)時(shí)補(bǔ)丁 Linux 內(nèi)核的發(fā)行版。（如果您需要有關(guān)如何操作的更多信息，請(qǐng)告訴我）

該項(xiàng)目不詳細(xì)介紹如何逐步創(chuàng)建 Vivado 項(xiàng)目和使用 iverlog 驗(yàn)證設(shè)計(jì)。請(qǐng)?jiān)谙旅嬖u(píng)論您想要更多詳細(xì)信息，我會(huì)添加它。

如何與FPGA通信

PI有SPI、TTL串口、I2C、USB。該協(xié)議需要快速和簡(jiǎn)單，因此選擇 SPI 作為物理傳輸。下一個(gè)問(wèn)題是如何向FPGA發(fā)送簡(jiǎn)單的讀寫(xiě)命令并進(jìn)行處理。此外，如果有一種方法可以添加功能/外設(shè)，那就太好了。

FPGA通信設(shè)計(jì)

為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，讓我們使用硬件總線，它有一個(gè)定義的方式來(lái)訪問(wèn)不同的內(nèi)存塊，例如：

• 地址即32位：訪問(wèn)不同的寄存器或設(shè)備
• 數(shù)據(jù)總線讀寫(xiě)寄存器

Wishbone是為本設(shè)計(jì)選擇的簡(jiǎn)單總線。 AXI Lite 本來(lái)可以用的，也許下次吧。AXI用于ARM處理器，規(guī)格詳細(xì)，例子多。

下圖是FPGA系統(tǒng)的基本框圖：

基本圖

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FPGA代碼和外部庫(kù)

下面提供了代碼。

SPI 接口來(lái)自這里。Wishbone 庫(kù)來(lái)自這里。MUX 是使用 wishbone 庫(kù)中的 python 腳本生成的。

復(fù)雜性在于 Wishbone 庫(kù)的使用方式，它使用兩個(gè) AXIS 端口，一個(gè)傳輸端口和一個(gè)接收端口。需要?jiǎng)?chuàng)建膠合邏輯以連接 SPI 接口和叉骨 AXIS 接口。

控制 LED 的示例

一種簡(jiǎn)單的測(cè)試方法是不使用 MUX 并將 LED 外圍設(shè)備直接連接到 Wishbone 庫(kù)。如下所示：

Vivado 圖

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映射 FPGA 引腳

隨板提供的約束文件被修改為映射 SPI 引腳、MISO、MOSI、CLK 和 CLK。此外，四個(gè) LED 與 RGB LED 一起映射。

使用PI測(cè)試FPGA

spidev0.1 即 SPI0 MISO、SPI0 MOSI、SPI0 CLK 和 CE1 連接到 FPGA。

下面展示的是如何使用終端發(fā)送SPI字節(jié)序列來(lái)讀寫(xiě)字節(jié)流。這是一個(gè)例子：

# printf '\xA2\x1\x2\x3\x0\x0\x4\x11\x22\x33\x44\0' | spi-pipe -m 0 -s 1000000 -d /dev/spidev0.1 | hexdump -C
00000000  44 44 a4 01 02 03 00 00  04 04 04 04              |DD..........|
0000000c
#

0xA2：是寫(xiě)命令字節(jié)

0x01020300 是要寫(xiě)入的地址

0x0004 是要寫(xiě)入的字節(jié)數(shù)

0x44332211 是要寫(xiě)入的字節(jié)（注意字節(jié)是顛倒的）

讀書(shū)：

# printf '\xA1\x1\x2\x3\x0\x0\x4\x0\x0\x0\x0\0\0' | spi-pipe -m 0 -s 100000 -d /dev/spidev0.1 | hexdump -C
00000000  04 04 a3 01 02 03 00 00  04 11 22 33 44           |.........."3D|
0000000d
#

返回的是，0x04，0x04 是兩個(gè)字節(jié)，是垃圾。接下來(lái)的字節(jié)是回復(fù)：

0xA3 是對(duì)讀取的回復(fù)

0x01020300是地址

0x00 0x04 是長(zhǎng)度

0x44332211 是寫(xiě)入的數(shù)據(jù)

使用 iverlog 進(jìn)行單元測(cè)試

有幾個(gè)測(cè)試平臺(tái)，用于驗(yàn)證 pwm 解碼的 tb_pwmdecoder_wb.v 應(yīng)該使用 100Mhz 時(shí)鐘。tb_spiwishbone.v 將 SPI 數(shù)據(jù)發(fā)送到讀寫(xiě)寄存器。

證實(shí)

下面顯示的是顯示寫(xiě)命令序列的邏輯分析儀軌跡。在項(xiàng)目中有一個(gè) python 腳本可以通過(guò) spidev 設(shè)置 LED。SPI 頻率為 3.2Mhz。在 PI 上下載ledTester.py并發(fā)出以下命令。

# python ledTester.py

該腳本將盡快編寫(xiě)命令。從跟蹤中，命令以 2.6Khz 的速率發(fā)送。

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