傳授你一招填坑秘籍

之前我們提到過(guò)「Pmod傳感模塊」，這一搭配FPGA開(kāi)發(fā)板進(jìn)行快速原型系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的利器。事實(shí)上，除了Pmod標(biāo)準(zhǔn)定義接口的專利方 —— Digilent公司所提供的近百種功能豐富的原廠Pmod傳感模塊之外(一般都配有免費(fèi)的ip驅(qū)動(dòng)供開(kāi)發(fā)者直接調(diào)用)，市場(chǎng)上存在著很多來(lái)自不同供應(yīng)商所提供的可用Pmod模塊。

然鵝，很多來(lái)自于不知名小廠的Pmod(以臺(tái)灣、深圳的山寨廠商居多)，往往并不提供模塊驅(qū)動(dòng)，需要用戶自己去寫驅(qū)動(dòng)填坑。如果你不幸中招，聊表安慰之余，今天就傳授你一招填坑秘籍，教你在沒(méi)有可用驅(qū)動(dòng)情況下的應(yīng)對(duì)之策。

先說(shuō)重點(diǎn)：如果沒(méi)有可用的驅(qū)動(dòng)，可以使用Zynq SoC PL端(可編程邏輯)的Pmod橋模塊，它讓我們能夠在選用的開(kāi)發(fā)板與Pmod端口之間建立正確的映射，然后開(kāi)發(fā)我們自己的Zynq PS(處理系統(tǒng))驅(qū)動(dòng)。假如你仔細(xì)研究正規(guī)廠商所提供的Pmod驅(qū)動(dòng)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)這些驅(qū)動(dòng)其實(shí)也是使用Pmod橋加上一個(gè)AXI I2C或者SPI組件所實(shí)現(xiàn)的。

圖：Digilent PmodAD2：12位四通道模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動(dòng)組件

此文中，我們就將以Digilent(迪芝倫)PmodDA4：8通道DAC模塊，以及PmodAD2：4通道ADC模塊為例，我們將這兩個(gè)模塊整合在一起，借助Pmod橋模塊自行開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)，用PmodDA4生成模擬信號(hào)，并用PmodAD2來(lái)接收信號(hào)。

圖：用Digilent Analog Discovery口袋儀器對(duì)PmodDA4測(cè)試

Pmod橋模塊允許我們定義開(kāi)發(fā)板板載Pmod接口上下兩排的輸入類型，可以選擇定義為GPIO、UART、I2C或者SPI協(xié)議接口。我們?yōu)樗栩?qū)動(dòng)的板載Pmod接口上下層都進(jìn)行相應(yīng)的選擇配置，使得Pmod傳感器的管腳輸出(pinout)與對(duì)應(yīng)的板載接口標(biāo)準(zhǔn)一致。有興趣的朋友，可點(diǎn)擊「閱讀原文」，下載查看Digilent Pmod傳感器的接口標(biāo)準(zhǔn)文檔。

對(duì)于PmodDA4，我們只需要在板載Pmod接口上層使用SPI協(xié)議。這樣選擇后，我們需要提供實(shí)際的SPI通信通道。由于我們使用的是Zynq SoC開(kāi)發(fā)板(Digilent Arty Z7)，所以這里我們有兩個(gè)選擇。第一個(gè)方法是在PL端使用AXI SPI IP模塊與Pmod橋模塊建立連接。第二個(gè)方法(也是這里我們將采用的)是使用EMIO建立Zynq PS SPI與Pmod橋中間的連接。這一方法將讓我們能夠在PS SPI端口與Pmod橋模塊輸入管腳之間建立直連。

為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)我們需要閱讀官方的Pmod接口標(biāo)準(zhǔn)文檔來(lái)確保SPI管腳與Pmod橋輸入管腳之間正確的映射(例如哪個(gè)PS SPI信號(hào)連接到IN_0)。Pmod 橋模塊的管腳代表不同的接口類型，它們的命名也是通用的。下面的框圖展示了這里我們是如何實(shí)現(xiàn)PmodDA4管腳的映射。在這個(gè)示例中我們完成管腳映射后就可以構(gòu)建工程，導(dǎo)出到SDK，編寫軟件程序驅(qū)動(dòng)DA4。

我們可以使用SDK中由BSP創(chuàng)建的SPI驅(qū)動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)PmodDA4。為了實(shí)現(xiàn)與PmodDA4的交互，第一件事我們要做的就是初始化SPI控制器。我們?cè)O(shè)置好SPI時(shí)鐘相位和主操作選項(xiàng)后就可以定義緩沖區(qū)，并使用輪詢傳輸模式將所需的信息傳遞給PmodDA4。更復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)則將使用中斷驅(qū)動(dòng)方式而非輪詢的方式。

下面，我們對(duì)創(chuàng)建好的PmodDA4驅(qū)動(dòng)文件進(jìn)行測(cè)試。我們驅(qū)動(dòng)一個(gè)簡(jiǎn)單的諧波輸出，并使用Digilent Analog Discovery口袋儀器的示波器功能來(lái)監(jiān)測(cè)DAC輸出。接收到的信號(hào)如下：

完成了所有設(shè)置PmodDA4以預(yù)期的方式正常工作，然后我們將PmodDA4與PmodAD2連接在一起，這樣Zynq SoC才能夠接收信號(hào)：

測(cè)試時(shí)我們要非常仔細(xì)，以確保PmodDA4輸出的信號(hào)在PmodAD2的工作范圍內(nèi)，全部完成后則會(huì)顯示PmodDA4能夠在硬件上正常工作。

到這里，相信大家已經(jīng)了解了在沒(méi)有可用驅(qū)動(dòng)的情況下如何自行創(chuàng)建Pmod驅(qū)動(dòng)。當(dāng)然，填坑往往是不得已而為之，人生苦短，芳華有限，盡量少碰不提供驅(qū)動(dòng)的山寨小廠Pmod才是王道。