正点原子bootloader（【正点原子FPGA连载】第十一章PL SYSMON测量输入模拟电压 摘自【正点原子】DFZU2EG_4EV MPSoC之嵌入式Vitis开发指南）
1）实验平台：正点原子MPSoC开发板
2）平台购买地址：https://detail.tmall.com/item.htm?id=692450874670
3）全套实验源码+手册+视频下载地址： http://www.openedv.com/thread-340252-1-1.html第十一章PL SYSMON测量输入模拟电压
在“PS SYSMON测量温度电压实验 ”中 ，我们通过PS端SYSMON成功实现了读取芯片内部的温度和电压等信息 。但除此之外 ，还可以通过PL SYSMON测量外部电压 ，本章将通过PL SYSMON测量外部输入模拟电压 。
本章包括以下几个部分：
1111.1简介
11.2实验任务
11.3硬件设计
11.4软件设计
11.5下载验证11.1简介
PL SYSMON能监控PL的核心温度和多个内部PL或PS电压节点 。PL SYSMON也可以监控多达17路外部模拟通道 。PL SYSMON使用VCCAUX和VCCADC作为供电电压 ，当从PS访问PL SYSMON时 ，需要额外的VCCINT供电 。PS端可以通过寄存器组配置PL SYSMON 。PL SYSMON的控制和配置寄存器也可以通过PL域内的JTAG 、IIC和DRP接口访问 。PL SYSMON模块框图如下图所示：
图11.1.1 PL SYSMON模块框图
PL SYSMON单元能够监控PL内的电压节点 ，包括多个标准供电电源和四个用户自定义电压节点VUser{0:3} 。PL SYSMON也能够测量16组辅助模拟输入和一组专用模拟输入VP_VN 。这些外部输入通道测量电压范围为单端无符号01V或双端(差分)有符号-0.5V+0.5V 。PL SYSMON也能测量少部分PS内的电压节点 。此外 ，PL SYSMON内还包含一个温度传感器 。
11.2实验任务
本章的实验任务是使用PL SYSMON通过专用模拟输入VP_VN通道 ，读取外部模拟电压信号的信息 ，并通过串口打印出来 。
11.3硬件设计
根据实验任务我们可以画出本次实验的系统框图 ，如下图所示：
图11.3.1 系统框图
测量输入模拟电压信息主要是要在开发板XADC接口上插入一个ATK-XADC模块 。因为PL SYSMON测量单端输入电压的范围是0V1V ，所以需要一个可以产生0V1V电压的模块 ，即ATK-XADC模块 ，该模块实物外观如下图所示：
图11.3.2 ATK-XADC模块
ATK-XADC模块的原理图如下图所示：
图11.3.3 ATK-XADC模块的原理图
ATK-XADC模块的分压工作原理是通过外部旋转ATK-XADC模块的旋钮 ，改变上图中电阻RP1接入电路中电阻阻值的大小 ，来调节外部输入电压的大小 。当电阻RP1全部接入电路 ，此时电阻RP1上分得的电压最大为 ，约为1V ，即外部输入电压最大值约为1V 。当调节按钮 ，电阻RP1全部都没有接入电路时 ，此时电阻RP1的分压为0V ，即外部输入电压为0V 。
XADC接口原理图如下图所示：
图11.3.4 XADC接口原理图
如上图所示 ，XADC接口模块有四个管脚 ，其中引脚XADC_VP与XADC_VN是FPGA的两个专用管脚 ，设计时不需要对其进行管脚约束 。
11.4软件设计
在VITIS软件中新建一个空的应用工程 ，应用工程名为“pl_sysmon_vpvn ” 。然后为应用工程新建一个源文件“main.c ” ，我们在新建的main.c文件中输入本次实验的代码： 1 #include "xsysmonpsu.h" 2 #include "xparameters.h" 3 #include "xstatus.h" 4 #include "stdio.h" 5 #include "sleep.h" 6 7 #define SYSMON_DEVICE_ID XPAR_XSYSMONPSU_0_DEVICE_ID 8 9 #define printf xil_printf 10 11 int PL_SYSMON_VPVN(u16 SysMonDeviceId); //PL_SYSMON_VPVN函数声明 12 static int FractionToInt(float FloatNum); //FractionToInt函数声明 13 14 static XSysMonPsu SysMonInst; 15 16 int main(void) 17 { 18 xil_printf("Run PL_Sysmon Polled Test\r\n"); 19 20 PL_SYSMON_VPVN(SYSMON_DEVICE_ID); 21 22 return XST_SUCCESS; 23 } 24 25 int PL_SYSMON_VPVN(u16 SysMonDeviceId) 26 { 27 XSysMonPsu_Config *ConfigPtr; 28 u32 VpvnIntRawData; //Vpvn电压 原始数据 29 float VpvnIntData; //Vpvn电压 30 31 XSysMonPsu *SysMonInstPtr = &SysMonInst; 32 33 //根据器件ID查找配置信息 34 ConfigPtr = XSysMonPsu_LookupConfig(SysMonDeviceId); 35 36 //对SYSMON进行初始化 37 XSysMonPsu_CfgInitialize(SysMonInstPtr, ConfigPtr, 38 ConfigPtr->BaseAddress); 39 40 //设置为安全模式 41 XSysMonPsu_SetSequencerMode(SysMonInstPtr, 42 XSM_SEQ_MODE_SAFE, XSYSMON_PL); 43 44 //设置模拟输入为单端输入 45 XSysMonPsu_SetSeqInputMode(SysMonInstPtr,0x0U, XSYSMON_PL); 46 47 //使能VPVN通道测量 48 XSysMonPsu_SetSeqChEnables(SysMonInstPtr, 49 XSYSMONPSU_SEQ_CH0_VP_VN_MASK, XSYSMON_PL); 50 51 //设置为循环模式 52 XSysMonPsu_SetSequencerMode(SysMonInstPtr, 53 XSM_SEQ_MODE_CONTINPASS, XSYSMON_PL); 54 55 while(1) 56 { 57 //PL_SYSMON读VPVN通道测量数据 58 VpvnIntRawData = XSysMonPsu_GetAdcData(SysMonInstPtr, 59 XSM_CH_VPVN, XSYSMON_PL); 60 61 //将VPVN原始数据转换成电压 62 VpvnIntData = XSysMonPsu_VpVnRawToVoltage(VpvnIntRawData); 63 printf("The Raw Vpvn is %lu,The Vpvn is %0d.%03d Volts. \r\n\r\n", 64 VpvnIntRawData, (int)(VpvnIntData), FractionToInt(VpvnIntData)); 65 66 //延时2秒 67 sleep(2); 68 } 69 70 return XST_SUCCESS; 71 } 72 73 //将浮点型数据的小数部分转换成整数 74 int FractionToInt(float FloatNum) 75 { 76 float Temp; 77 78 Temp = FloatNum; 79 if (FloatNum < 0) { 80 Temp = -(FloatNum); 81 } 82 83 return( ((int)((Temp -(float)((int)Temp)) * (1000.0f)))); 84 }在主函数中 ，先输出本次实验的打印信息 ，然后调用PL_SYSMON_VPVN()函数 ，如程序中第18行至第20行所示 。PL_SYSMON_VPVN()函数主要完成PL SYSMON初始化和使用VP_VN通道前的配置 ，最后读取输入模拟电压的数据 。
在程序的第41行至第42行 ，调用XSysMonPsu_SetSequencerMode()函数将PL SYSMON的操作模式设置为默认模式（安全模式） 。在该模式下 ，SYSMON会自动监测外部模拟电压的输入数据 ，并将平均测量值保存在寄存器中 ，此时SYSMON的操作与其他任何控制寄存器的设置无关 。在配置寄存器之前 ，都要将SYSMON操作模式设置成安全模式 。
程序第45行中 ，设置模拟输入为单端输入 ，即输入电压范围为0~1V ，详细介绍可参考ug580和ug1087中SEQ_INPUT_MODE0部分 。接下来打开VPVN通道 ，如第48行和第49行所示 。最后设置操作模式为循环模式 。
在PL SYSMON配置完成后 ，我们通过一个while语句循环读取PL SYSMON采集到的外部模拟电压的输入数据 。首先通过XSysMonPsu_GetAdcData()函数获取采集到的模拟输入电压数据 。接下来我们通过XSysMonPsu_VpVnRawToVoltage()函数 ，将读出的外部输入模拟数据转换成以伏为单位的电压值 。程序的最后我们将转换之后的数据打印出来 ，然后延迟2秒再次读取 。
11.5下载验证
首先我们将下载器与开发板上的JTAG接口连接 ，下载器另外一端与电脑连接 。然后使用USB连接线将USB_UART(开发板PS PORT)接口与电脑连接 ，用于串口通信 。最后连接开发板的电源 ，给开发板上电 。
图 11.5.1 下载验证
打开Vitis Terminal终端 ，设置并连接串口 。然后下载本次实验的程序 ，下载完成后 ，在下方的VITIS Terminal中可以看到应用程序每隔2秒打印一次外部输入模拟电压信息 ，通过旋转上图ATK-XADC模块的按钮 ，可以改变输入模拟电压数据 ，如下图所示：
图 11.5.2 串口终端中打印的信息
从上图中可以看到 ，串口终端能够正确打印电压信息 ，说明本次实验在MPSOC开发板上面下载验证成功 。创心域SEO版权声明：以上内容作者已申请原创保护，未经允许不得转载，侵权必究！授权事宜、对本内容有异议或投诉，敬请联系网站管理员，我们将尽快回复您，谢谢合作！