Как помигать светодиодом на Zynq FPGA (ПЛИС) с помощью Linux используя отладочную плату Zybo вместе с sysfs или /dev/mem

В данной статье будет рассмотрено несколько способов мигания светодиодом, в принципе небольшое пособие по использованию портов ввода вывода из Linux.

Теория

Есть 3 основных варианта создания и настройки GPIO выводов из ARM процессора.
Информация по большей части взята из документации ug585-Zynq-7000-TRM.

в сердце Zybo находится XC7Z010-1CLG400C, это SoC (System on Chip), который состоит из ARM процессора и FPGA. Их можно рассматривать как 2 раздельных устройства, у каждого из них имеются свои подключения к ножкам микросхемы, к тому же между ними есть внутренние соединения для обмена данными. Более детально это можно увидеть на следующей схеме:

Рис.1 структурная схема интерфейсов

Embedded Linux на Zynq, как переместить файлы с компьютера на Linux

О том как запустить Linux на Zynq рассказано здесь.

По умолчанию для передачи файлов на Linux ядро от Xilinx, можно использовать несколько способов описанных на их wiki: xilinx-wiki.atlassian.net.

На рабочую систему файлы можно передавать как через Ethernet порт, так и через USB (UART) порт. Но т.к. файловая система находится в RAM, при выключении питания добавленные файлы пропадут, для их сохранения необходимо изменить файловую систему rootfs. Сперва рассмотрим передачу файлов через ethernet.

Как работать с SD / MMC картой через SPI - Теория

SD карты (Secure Digital) - это формат карт флэш памяти. Был представлен в 1999 как улучшенный MMC. Стандарт SD регулирует "SD Association" (SDA).  На их сайте можно найти документацию на стандарт.

Я постараюсь вкратце расписать, как использовать эту карту для хранения и считывания информации с помощью SPI. О том как работать с SPI расписано здесь.

Рис.1 SD карты различных размеров

Как работать с SPI - Теория

SPI (Serial Peripheral Interface, последовательный периферийный интерфейс, шина SPI) - Это интерфейс для передачи данных на короткое расстояние, разработанный Motorola. Данные передаются в режиме полного дуплекса (в обе стороны) используя архитектуру ведущий - ведомый (master-slave). SPI также иногда называют четырёхпроводным (four-wire) интерфейсом.

Рис.1 стандартное общение по SPI

Как работать с PS/2 интерфейсом, клавиатура и мышь

Зачем кому-то нужен PS/2 интерфейс? Может вы задумали сделать проект, где необходимо вводить целые слова, в таком случае парой кнопкой не обойдешься, а собирать матрицу из кнопок не очень увлекательное занятие.

Часто используют старые клавиатуры и мышки ради практики работы на ПЛИС, клавиатуру можно подключить к любому дисплею, чтобы получить терминал. Можно с ней поэкспериментировать просто ради спортивного интереса.

Как работать с UART - Теория

UART - Universal Asynchronous Receiver-Transmitter,

УАПП - Универсальный асинхронный приёмопередатчик.

Что такое UART?

Здесь стречается несколько обозначений, это интерфейс/микросхема/протокол, но в любом случае его основная задача - связать между собой 2 или более устройства, он может быть представлен в виде отдельной микросхемы, быть частью более сложного цифрового устройства (микроконтроллер), либо реализован программно.

IrDA / ИК. Инфракрасные протоколы связи и как с ними работать

Один из самых дешёвых и распространённых способов управления домашней техникой является инфракрасная передача данных. Т.к. человеческий глаз не видит ИК излучения нам оно никак не мешает. 

Но у камер шире спектр видимого излучения, благодаря этому их можно использовать для проверки работоспособности ИК излучателя.