本文档介绍了AG32开发中,MCU与CPLD交互的具体方式以及例子。
一、MCU和CPLD直接交互
cpld工程创建及编译的操作流程,参考文档《AG32下fpga和cpld的使用入门》
在工程中,用户逻辑部分编写是从analog_ip.v的接口下开始的。
mcu和cpld之间的交互,可以分为:
1. mcu传递信号给cpld;(如mcu的gpio传递高低信号到cpld)
2. cpld传递信号给mcu;(如:对mcu产生中断信号)
3. mcu读写数据到cpld;
4. 不建议,cpld做为主设备对mcu写。
也就是说,在mcu和cpld交互中,cpld更像一个外设。
其中,前两种较为简单。后两种要使用AHB总线来操作。
下边针对四种情况分别说明:
1. mcu传递信号给cpld;
这种使用较简单。步骤如下:
在ve中定义信号:
GPIO4_1iocvt_chn:OUTPUT
表示,用mcu的gpio(gpio4_1)来输入信号到cpld。
然后,prepare LOGIC工程后,可以看到analog_ip.v接口中的信号:
input iocvt_chn_out_data,
input iocvt_chn_out_en,
这里的iocvt_chn_out_data,就是对接到mcu的gpio4_1的信号。
当控制mcu的gpio4_1高低切换时,cpld中的iocvt_chn_out_data,会对应来变化。
具体样例,可以参考网盘“logic样例\3.mcu信号到cpld到pin”的样例,该样例中,展示了mcu控制cpld继续控制led的过程。
除了gpio信号输出到cpld,其他比如pwm输出信号等,都可以输入到cpld。
2. cpld传递信号给mcu;
这种方式和1相近,只不过是反向。
可以在mcu中定义gpio4_2为输入并使能中断,则cpld中设置信号高低时,将触发 mcu的中断。
在VE中定义信号:
GPIO4_2iocvt_chn:INPUT
表示,用mcu的gpio(gpio4_2)信号来源于cpld的iocvt_chn。
然后,prepare LOGIC工程后,可以看到analog_ip.v接口中的信号:
output iocvt_chn_in_data,
这里的iocvt_chn_in_data,就是对接到mcu的gpio4_2的信号。
当cpld中控制iocvt_chn_in_data信号高低时,mcu中的gpio4_2对应变化。
这里不再举例。
3. mcu读写数据到cpld;
在地址设计中,cpld的地址区间是:0x60000000 ~0x7FFFFFFF
当mcu对这个区间内的地址访问时,相当于访问了cpld的“寄存器”。
mcu是全局寻址,对这个空间的访问和对ram(0x20000000起)空间的访问是一样的方式,在C代码中,可以这样写:
读cpld:int cpRdReg = *((int *)0x60000000);
写cpld:*((int *)0x60000004) = cpWtReg;
Mcu端读写cpld较为简单,直接通过上述语句就可以了。
当mcu读写动作发生时,cpld端是如何反应的?
当上述mcu读写动作发生时,AHB总线会把动作拆解为读写信号,传递到analog_ip.v的接口,用户cpld程序需要响应该信号。
以下,以写动作 *((int *)0x60000004) = cpWtReg 为例,描述cpld端会发生的事情。
回顾下analog_ip.v中的接口部分:
其中slave_ahb_开头的一组信号,是cpld作为主端时用的,暂时不用理会。
Mem_ahb_开头的一组信号,是cpld作为从端使用的。
当mcu有读写操作时,mem_ahb_这组信号将发生变化。
这部分是遵循标准的AHB总线协议的。如果对AHB总线印象不深,请自行百度。
几个信号的概述(更详细的讲解请自行百度):
Ahb_htrans: 当前传输类型(00: IDLE、01: BUSY、10: NONSEQ、11: SEQ)
Ahb_ready:mcu读时要mcu要准备好cpld才会写
Ahb_hwrite: 要读还是要写(1为写,0为读)
Ahb_haddr[32]: 要操作的地址
Ahb_hsize:transfer的大小,以字节为单位
Ahb_hburst:批量传输
Ahb_hwdata[32]:写的数据,32位
Ahb_hreadyout:输出信号,mcu写时cpld是否准备好
Ahb_hresp:输出信号,响应信号(OK、retry、error、split)
Ahb_hrdata[32]:读的数据,32位
根据AHB时序,在一次传输中,cpld(slave端)会先拿到addr地址,读或写的标记,然后交互ready信号后,开始数据传输。
大致如下图(无等待类型的图):
比如,mcu要读0x60000004的寄存器:
mcu端直接C语言这样调用:int cpRdReg = *((int*)0x60000004);
cpld端,可以根据以上信号做如下处理:
----------------------------------------------
//mcu的读操作响应
//mcu端用C语言:int value = *((int *)0x60000004);
reg [31:0] hrdata_reg; //定义32位的hrdata_reg
always @(posedge sys_clock) begin //clk上升沿触发
if (mem_ahb_htrans ==2'b10 && //NONSEQ状态,第一次传输
mem_ahb_hready && //master已ready,可以给数据线写入了
!mem_ahb_hwrite && //读(0 读,1 写)
mem_ahb_haddr[23:0] == 'h04) //读地址为0x60000004(cpld用相对偏移)
begin
hrdata_reg <=hwdata_reg; //把另一准备好的数据给到hrdata_reg
end