如何用XADC和PYNQ进行信号处理

为MicroZed 7010/20和IO载波卡创建PYNQ映像。用XADC进行信号处理。

我们都熟悉RFSoC和与ZYNQ MPSoC结合的高速ADC和DAC。但是，您可能不知道所有赛灵思七系列及以上都有XADC / Sysmon ADC，这是监测内部电压轨和模具温度的电缆。

XADC / Sysmon还能够监控外部模拟信号，与Zynq 7000相比，它能够以高达1 MSPS的速度采样，这使得它对于简单的信号处理应用非常有趣。

我还看到一些应用程序使用PYNQ从XADC捕获数据，因此在本项目中，我们将创建一个简单的XADC作用域应用程序。

Pynq

为了开始，我们需要一个PYNQ映像，因为MicroZed没有官方的PYNQ映像(7010或20)，首先要做的是创建一个PYNQ映像。因为这样的事情是一个独立的项目，我们已经做过很多次了，我将参考你以前的项目(Zybo， Snickerdoodle和Cora)，并在这里提供图像。

Vivado

首先，我们需要开发一个覆盖层，它使用AXI流接口和DMA将XADC连接到处理器系统。这使我们能够从Vp/Vn专用模拟输入中捕获连续的数据流。

•我们需要做的第一件事是创建一个新项目

•定义项目的名称和位置

•选择RTL项目并稍后定义源

•选择MicroZed板的选择。

•创建新项目。

•随着新项目的创建，创建一个新的框图。

•在新的模块设计中加入了处理器系统

•运行块自动化配置MicroZed板的处理器。

•配置好处理器后，添加XADC块。

•定制XADC模块，使其在连续模式下运行，单通道并启用AXI流。为了实现1000 ksps的采样率，我们需要将DClk设置为104 MHz，因为XADC内部采用4个时钟周期进行采集，26个时钟周期进行转换。

•禁用所有告警，单击“确定”

•添加时钟向导，因为Zynq fabric时钟无法生成所需的104 MHz时钟。

•将时钟向导的频率设置为104mhz，并将active low设置为Reset。

•配置了时钟向导后，我们需要重新定制处理系统，以提供一个主AXI接口，以便使用AXI lite在PL中配置IP。还应该实现从AXI端口，以使高带宽XADC数据能够传输到PS DDR内存进行分析。

•XADC输出AXI流不包括TLast信号，该信号需要与DMA传输一起使用。因此，应该将AXI流子集转换器添加到框图中。在主接口上启用TLast输出，并允许系统每128个事务生成一次TLast信号。

•运行连接自动化来实现AXI Lite网络，并将AXI子集转换器的AXI流输出连接到Zynq PS上的AXI MM输入。

•Vivado将自动实现AXI DMA基础架构。

•如果要更改AXI DMA中的缓冲区大小，请更改DMA设置中的缓冲区长度寄存器的设置。

•完成的框图如下所示。

•一旦完成，我们就可以构建比特流并导出XSA文件，以便在Vitis中使用。

•保持文件名和导出位置不变

•导出硬件。

Vitis

在创建PYNQ平台之前，我喜欢确保设计具有预期的功能。在本例中，我们可以使用Vitis和裸机方法来测试XADC和DMA配置。

•创建一个新的VITIS应用程序项目

•导入先前从Vivado导出的XSA

•创建一个新的应用程序项目

•创建一个新域

•选择Hello World模板

一旦完成，我们将看到创建了一个新项目，打开hello_world.C文件并将内容替换为下面的内容

运行这段代码将显示XADC的内容被传输到DDR内存中，这可以在调试系统时观察到。

现在我们很高兴平台可以工作了，下一步是创建PYNQ应用程序。

PYNQ

将MicroZed PYNQ映像写入SD卡后，我们可以引导连接到IOCC的MicroZed。一旦PYNQ启动，我们可以在PYNQ板中映射到计算机目录并创建一个新的Overlay。为此，我们需要

•由Vivado生成的位文件

•Viviado生成的HWH文件

•__init__.py初始化脚本

•Xadc_scope.py类定义

py脚本需要手工编写

__init__ . py

xadc_scope.py

有了创建的覆盖层，我们可以创建一个简单的笔记本来捕获XADC信号。

记住，DMA以字节为单位工作，XADC每个样本输出2字节。

运行下面的代码将显示捕获到的正弦波的输出

有了这个正弦波，我们可以输入转换因子，如果我们愿意的话，从原始值到电压。

PYNQ下的XADC控制

使用Vp/Vn输入，我们不需要对XADC的配置进行任何更改，但是，如果我们想要更改XADC的配置。我们可以使用标准的AXI接口来读写用UG480定义的寄存器

结论

这个项目很好地展示了我们如何使用PYNQ， XADC使用像MicroZed这样的板。MicroZed和SoM概念是快速开发硬件应用程序的一个很好的平台。该板的PYNQ映像将提供更快加速设计的能力。

本文编译自hackster.io