Ernie elkészítése: 11 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:39

Ez egy oktatóanyag arról, hogyan építheti fel Ernie -t, az önálló hangkövető robotját a Zybo Board segítségével. Ez a következőkre terjed ki: projekt létrehozása Vivadóban, PWM-szerű szervomotor-illesztőprogramok létrehozása az FPGA-ban, interfész két hangérzékelővel, időbeli eltérés létrehozása az érkezési IP-n, freeRTOS használata, és a zyboy akkumulátorról történő futtatása. Ez volt az utolsó projektünk a Cal Poly SLO Real Time Operating Systems osztályához (CPE 439).

Felszerelés lista:

• 1 - ZYBO Zynq 7000 Fejlesztési Tanács
• 2 - Parallax folyamatos forgás szervo
• 2 - Hangérzékelő (SparkFun hangérzékelő)
• 1 - 5 V lítium -ion USB akkumulátor (tábla)
• 4 - AA elem (szervókhoz)
• 1 - AA elemcsomag (4 elemrésszel)
• 1 - Micro USB kábel
• 1 - Kenyeretábla
• sok - férfi -férfi vezetékek
• 1 - Szervo alváz

Szoftverkövetelmények:

• Xilinx Vivado Design Suite 2016.2
• Digilent Adept 2.16.1

1. lépés: Projekt beállítása Vivadóban Ernie számára

1. Egy varázsló jelenik meg
2. Kattintson a Tovább gombra

3. Következő neve a projektnek

   1. Soha ne használjon olyan projektnevet vagy könyvtárútvonalat, amelyben szóközök vannak !!!!!
   2. Ez egy RTL projekt lesz.
4. Nem akarunk forrásokat megadni

5. A Tovább gombra kattintva a Rész oldalra jutunk. ZYNQ XC7Z010-1CLG400C készüléket használunk.

   1. Vivado nem tartalmazza a Zybo-t, mint előre meghatározott táblákat. Válassza ki: „alkatrészek”, majd keressen rá az xc7z010clg400-1 kifejezésre.
   2. Ha véletlenül a rossz részt választja, könnyen válthat a chipek között: Eszközök -> Projektbeállítások -> Általános, és kattintson a „Projekteszköz” jobb oldalán található pontokra

6. Kattintson a Blokkterv létrehozása elemre.

   Nevezze el egyelőre a design_1 nevet

7. Látni fog egy zöld sávot, amely azt írja, hogy Add IP, kattintson rá.

8. Zynq keresése.

   1. Kattintson duplán a ZYNQ7 feldolgozó rendszerre,
   2. Ez a blokk megjelenik a blokk kialakításunkban.
9. Látni fog egy zöld sávot, amely azt mondja, hogy Futtassa a blokk automatizálását, kattintson rá.
10. Töltse le alább a zybo_zynq_def.xml fájlt.

11. A Vivado alkalmazásban kattintson az „XPS -beállítások importálása” elemre, és válassza a „zybo_zynq_def.xml” lehetőséget.

    Ez előzetesen feltölti a Vivado blokkkonfigurációt a Zybo tábla összes beépített perifériájával és tű hozzárendelésével

12. Kattintson duplán a ZYNQ blokkra.

    1. MIO konfiguráció

       1. Időzítő 0 engedélyezése (Alkalmazásfeldolgozó egység alatt - img 1)
       2. A Watchdog engedélyezése (az Alkalmazásfeldolgozó egység alatt- img 1)
       3. GPIO-> GPIO MIO engedélyezése (Alkalmazásfeldolgozó egység alatt - img 2)
       4. GPIO-> ENET Reset engedélyezése (I/O perifériák alatt- img 2)
    2. Óra beállítása

       Az FCLK0 letiltása (a PL Fabric Clocks alatt - img 3)

13. Kattintson az OK gombra.

14. „Futtassa a blokk -automatizálást” most.

    Lesz néhány kérdés a jelekkel kapcsolatban, mondja az OK -t

15. Kattintson a „HDL csomagoló létrehozása” gombra.

    Szeretnénk másolni a generált burkolólapot, hogy lehetővé tegyük a felhasználói szerkesztéseket

16. Kattintson az OK gombra.

2. lépés: Ernie PWM létrehozása Vivadóban

Ez a lépés létrehoz egy PWM IP -t az AXI könyvtáron keresztül küldött bemenetekkel.

1. Hozzon létre AXI GPIO blokkot a jobb egérgombbal a háttérben, majd az "IP hozzáadása" gombra kattintva

   írja be a "AXI_GPIO" szót a keresősávba, és válassza ki ezt a csomagot

2. Testreszabhatja az IP-t úgy, hogy duplán kattint az új axi_gpio_0 blokkra
   1. a GPIO alatt állítsa a GPIO szélességét 2 -re. Ezek a bitek lesznek a PWM_ON jel, amely meghajtja az egyes PWM modulpéldányokat.
   2. kattintson a "kétcsatornás engedélyezés" lehetőségre
   3. A GPIO 2 alatt állítsa a GPIO szélességét 2 -re. Ezek a bitek a PWM_FW jel, amely az egyes PWM modulpéldányok irányát állítja be.

3. Kattintson jobb gombbal az axi_gpio_0 GPIO feliratú kimeneti portra, és válassza a "Külső létrehozása" lehetőséget

   1. Kattintson a GPIO feliratú új kimenetre, navigáljon a "Properties" fülre a bal eszköztáron, és módosítsa a nevet PWM_ON -ra
   2. Kattintson a GPIO2 feliratú új kimenetre, navigáljon a "Properties" fülre a bal eszköztáron, és módosítsa a nevet PWM_FW -re

4. Válassza a Kapcsolat -automatizálás futtatása lehetőséget a tömbvázlat feletti zöld sávban.

   Ha manuálisan csatlakoztatja a portokat, előfordulhat, hogy az AXI -címek nincsenek konfigurálva, ami később kommunikációs problémákhoz vezethet

5. A Flow Navigator ablaktáblán válassza ki a projektmenedzser -> Források hozzáadása elemet egy új egyéni IP -blokk létrehozásához

   1. válassza a "tervezési források hozzáadása vagy létrehozása" lehetőséget, majd nyomja meg a következő gombot
   2. kattintson a "fájl létrehozása" gombra, módosítsa a fájltípust "SystemVerilog" -ra, és írja be a "pwm" fájlt a fájlnév mezőbe, majd kattintson az OK gombra
   3. kattintson a Befejezés gombra

   4. figyelmen kívül hagyja a Modul meghatározása ablakot az OK megnyomásával (ezeket később felülírjuk)

      ha megkérdezi, hogy biztos -e, kattintson az Igen gombra

6. A források lapon kattintson duplán a pwm.sv fájlra (amely a "Tervezési források/design_1_wrapper" mappában található)

   Másolja/illessze be a teljes SystemVerilog kódot az alább csatolt pwm.txt fájlból

3. lépés: Ernie TDOA létrehozása Vivadóban

Ez a lépés létrehoz egy TDOA IP -t, amelynek kimenete az AXI könyvtáron keresztül olvasható

1. Hozzon létre AXI GPIO blokkot a jobb egérgombbal a háttérben, majd az "IP hozzáadása" gombra kattintva

   írja be a "AXI_GPIO" szót a keresősávba, és válassza ki ezt a csomagot

2. Testreszabhatja az IP-t úgy, hogy duplán kattint az új axi_gpio_1 blokkra
   1. A GPIO alatt jelölje be az "Összes bemenet" négyzetet, és állítsa a GPIO szélességét 32 -re. Ez a busz lesz a két érzékelő közötti érkezési időkülönbség.
   2. az axi_gpio_1 blokkban kattintson a GPIO port melletti + jelre a gpio_io_i [31: 0] megjelenítéséhez.

3. Kattintson a jobb gombbal a gpio_io_i [31: 0] feliratú axi_gpio_1 kimeneti portra, és válassza a "Külső létrehozása" lehetőséget

   Kattintson a gpio_io_i [31: 0] feliratú új bemenetre, navigáljon a "Properties" fülre a bal eszköztáron, és módosítsa a nevet TDOA_val -ra

4. Válassza a Kapcsolati automatizálás futtatása lehetőséget a tömbvázlat feletti zöld sávban.

   Ha manuálisan csatlakoztatja a portokat, előfordulhat, hogy az AXI -címek nincsenek konfigurálva, ami később kommunikációs problémákhoz vezethet

5. A Flow Navigator ablaktáblán válassza ki a projektmenedzser -> Források hozzáadása elemet egy új egyéni IP -blokk létrehozásához

   1. válassza a "tervezési források hozzáadása vagy létrehozása" lehetőséget, majd nyomja meg a következő gombot
   2. kattintson a "fájl létrehozása" gombra, módosítsa a fájltípust "SystemVerilog" -ra, és írja be a "tdoa" fájlt a fájlnév mezőbe, majd kattintson az OK gombra
   3. kattintson a Befejezés gombra

   4. figyelmen kívül hagyja a Modul meghatározása ablakot az OK megnyomásával (ezeket később felülírjuk)

      ha megkérdezi, hogy biztos -e, kattintson az Igen gombra

6. A források lapon kattintson duplán a tdoa.sv fájlra (amely a „Tervezési források/design_1_wrapper” mappában található)

   Másolja/illessze be a teljes SystemVerilog kódot az alább csatolt tdoa.txt fájlból

4. lépés: Ernie csomagolása és exportálása

1. Ellenőrizze, hogy a blokkdiagram úgy néz ki, mint a mellékelt képernyőkép

2. A források lapon kattintson a jobb gombbal a design_1.bd elemre, és válassza a "HDL csomagoló létrehozása …" lehetőséget.

   1. Válassza a "Generált kimenet másolása a felhasználói szerkesztések engedélyezéséhez" lehetőséget, majd nyomja meg az "OK" gombot
   2. Másolja a kódot az alább mellékelt design_1_wrapper.txt fájlból, és illessze be a létrehozott design_1_wrapper.v kód helyére
   3. mentés design_1_wrapper.v

3. A források lapon kattintson duplán a ZYBO_Master.xdc fájlra a Kényszerek/constrs1 alatt

   1. Másolja ki a kódot az alább csatolt ZYBO_Master.txt fájlból, és illessze be a meglévő ZYBO_Master.xdc kód helyére

   2. Vegye figyelembe a következő bemeneti/kimeneti csapokat:

      1. L15: PWM jel a bal motorhoz (Pmod JA2 a Zybo -n)
      2. L14: PWM jel a jobb motorhoz (Pmod JA8 a Zybo -n)
      3. V12: kapu bemenet az 1. hangérzékelőből (Pmod JE1 a Zybo -n)
      4. K16: kapu bemenet a 2. hangérzékelőből (Pmod JE2 a Zybo -n)

4. A Folyamatnavigátor ablaktáblában kattintson a "Bitfolyam létrehozása" lehetőségre a Program és hibakeresés alatt

   ha úgy gondolja, hogy azonnal elkészült, akkor valószínűleg nem. komolyan, főzz egy teát

5. Kattintson a Fájl-> Exportálás> Hardver létrehozása elemre

   Jelölje be a „Bitstream beillesztése” lehetőséget, és nyomja meg az OK gombot

6. Kattintson a Fájl-> SDK indítása elemre

5. lépés: Ernie építése

1. Szerelje fel a szervókat a szervo alvázára.

2. A szervók adatlapját követve tegye a következőket:

   1. csatlakoztassa a szervók földjét a Zybo JA Pmod földelőcsapjaihoz (lásd a mellékelt pinout képet)

   2. csatlakoztassa a szervók tápcsatlakozóját az AA elemhez

      Azt tapasztaltuk, hogy amikor a szervókat csatlakoztatják a Zybo Vdd -jéhez, az alaplap túl sok áramot vesz fel, ami miatt az alaplap folyamatosan visszaáll

   3. csatlakoztassa a bemeneti jelcsapokat a Zybo megfelelő kimeneti csapjaihoz (bal: JA2, jobb: JA8)
3. szerelje fel a hangérzékelőket az alváz elé, előre nézve, a lehető legközelebb tartva őket

4. használja a hangérzékelő csatlakoztatási útmutatóját a hangérzékelők integrálásához

   1. csatlakoztassa az egyes hangérzékelők földelő és Vdd csapjait a földhöz és a Zdd JE Pmod Vdd csapjaihoz (lásd a mellékelt pinout képet)
   2. csatlakoztassa a bal hangérzékelő kaputűjét a JE1 -hez
   3. csatlakoztassa a jobb hangérzékelő kaputűjét a JE2 -hez

6. lépés: Ernie első BSP -je

1. Hozzon létre egy BSP -t az imént létrehozott platform befejezéséhez.

   Ezt a Fájl -> Új -> Board Support Package segítségével érheti el

2. Egy varázsló jelenik meg, amely segít a BSP létrehozásában.

   1. Ezt a BSP -t szeretnénk összekapcsolni a most létrehozott platformunkkal
   2. A hardverplatformnak összhangban kell lennie a most létrehozottal (lásd img 1)
   3. A CPUunk a _0 CPU lesz.
   4. Kattintson a Befejezés gombra
   5. Feltétlenül ellenőrizze, hogy az lwip141 -ben szerepel -e a bsp -je a felugró ablakban (lásd img 2)

7. lépés: FreeRTOSinging Ernie

1. Töltse le a FreeRTOS legújabb kiadását a Sourceforge -ból.

   Ha a letöltés végrehajtható, akkor futtassa le a FreeRTOS fájlok kivonásához a projektkönyvtárba

2. Tartsa nyitva az SDK -t, majd kattintson a Fájl -> Importálás gombra.
3. Kattintson az Általános-> Egy meglévő munkaterületről lehetőségre, majd navigálni szeretnénk a FreeRTOS letöltési helyére.

4. Demónk a FreeRTOS/Demo/CORTEX_A9_Zynq_ZC702 -ben található. A mappa kiválasztásakor három projektet kell látnunk (a kódunk (OS), ez a BSP és a HW Platform).

   CSAK az RTOSDemo importálása az aktuális munkaterületre

5. Minden „kék” mappaprojektnél módosítsa a hivatkozott BSP -t

   1. Kattintson a jobb egérgombbal, és válassza a „Hivatkozott BSP módosítása” lehetőséget.
   2. Válassza ki az éppen létrehozott BSP -t a Zybook számára
   3. A kódszerkesztés a Xilinx SDK Blue mappáiban a tényleges kódprojektek.

8. lépés: Ernie C -kódjának importálása

1. Az RTOSDemo/src könyvtárban írja felül a meglévő main.c fájlt az ide csatolt main.c fájllal.
2. Másolja a main_sound.c fájlt az RTOSDemo/src könyvtárba.

9. lépés: Ernie hibakeresése

1. Válassza a Futtatás -> Hibakeresési konfigurációk lehetőséget
2. A bal oldali ablaktáblán hozzon létre egy új System Debugger futtatást
3. A Célbeállítás lapon kattintson a

   válassza a „Teljes rendszer visszaállítása” lehetőséget, hogy mind az, mind a ps7_init ki legyen választva

4. Most válassza az Alkalmazás fület.

   1. Válassza az „alkalmazás letöltése” lehetőséget
   2. Állítsa a cortexa9_0 magot „megállás a program belépésekor” értékre
   3. Kattintson az Alkalmazás és hibakeresés gombra.
5. Ellenőrizze, hogy nincs -e hiba a hibakeresési folyamatban
6. Figyelemmel kísérve a robotot, nyomja meg a Folytatás gombot, amíg a program fut, anélkül, hogy elérné a töréspontokat
7. A robotnak most fordulnia és hangos zajok felé kell haladnia. Hurrá!

10. lépés: Ernie autonómvá tétele

1. Miután a projekt készen áll az indulásra (problémamentesen futtatható a hibakeresőn keresztül), készen áll arra, hogy betöltse azt az alaplap flash memóriájába.

2. Hozza létre az úgynevezett „első lépcsőfokú rendszerbetöltő” (FSBL) projektet, és tartalmazza az összes utasítást, amelyre a táblának szüksége lesz a projektfájlok (bitfolyam és operációs rendszer) betöltéséhez az indításkor.

   1. Válassza ki: Fájl-> Új-> Alkalmazásprojekt, és a következő ablaknak kell megjelennie.
   2. Nevezze el, amit akar (pl. „FSBL”)
   3. Győződjön meg arról, hogy a hardverplatform az, amellyel dolgozik
   4. Nyomja meg a következő gombot (ne nyomja meg a Befejezés gombot)
   5. Válassza ki a Zynq FSBL sablont
   6. Kattintson a Befejezés gombra.
3. A létrehozási folyamat befejezése után tudni fogja, hogy minden működött -e, ha a következő két új mappát látja a Project Explorer ablakban.

4. Boot kép létrehozása Most létre kell hoznia a Boot képet.

   1. Kattintson a jobb gombbal a projekt mappájára (ebben az esetben az enyém az „RTOSDemo”)
   2. Kattintson a „Boot image létrehozása” lehetőségre a legördülő menüben

   3. Ha minden megfelelően van összekapcsolva, a projekt tudja, hogy milyen fájlokra van szüksége, és a következő ablak az alábbiak szerint fog kinézni (a lényeg az, hogy 3 partíciója van a Boot image szakasz alatt, a bootloader, a bitfájl és a projektek.elf fájlja).

      Ha nem ez a helyzet, akkor valószínűleg valami baj van a projekt összekapcsolásával. Győződjön meg arról, hogy a projektmappák össze vannak kapcsolva a megfelelő BSP -kkel

   4. Kattintson a „Kép létrehozása” gombra
5. A szoftverben végzett utolsó lépés az, hogy most villanja fel a korábban létrehozott képet a tábla memóriájába
   1. Válassza ki az SDK fő eszköztárából a Xilinx Eszközök-> Flash memória programozása lehetőséget
   2. Győződjön meg arról, hogy a megfelelő hardverplatformot választotta ki, és hogy a képfájl elérési útja megfelelően mutat az előző lépésben létrehozott. BIN fájlra.
   3. Válassza ki a „qspi single” lehetőséget a Flash típusból
   4. Jelölje be az „Ellenőrizze vaku után” jelölőnégyzetet az integritás biztosítása érdekében, de nincs rá szükség
6. A tábla konfigurálása Végül meg kell győződnie arról, hogy a táblák programozási módjának jumperje (JP5) megfelelően van beállítva a qspi -ből (amely az imént villogott) való indítást választja a BootROM futtatásakor.
7. Most egyszerűen kapcsolja be a készüléket, és győződjön meg arról, hogy a „Logikai konfiguráció kész LED” (LED 10) zölden világít.

11. lépés: Ernie aranyossá tétele

1. Szőrme
2. Sok prém
3. Nagy szeme!
4. … cilinder