Xilinx Zynq Z-7020这款FPGA是完全使用C语言开发的吗

Posted 2023-04-17

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Xilinx Zynq Z-7020这款FPGA是完全使用C语言开发的吗相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

硬件的最底层都是机器码，汇编指令，但是开发者可以使用任何语言开发，最后都会被编译器转换成机器码。你这个硬件的一般都是用c开发的。参考技术A 逻辑+arm，逻辑部分还是Verilog，arm部分用C吧参考技术B 肯定还有c+

骚操作，尝试使用Xilinx XVC协议，通过Jlink来下载调试Xilink zynq FPGA芯片

最近一直在玩zynq芯片，手头使用的Xilinx Platform USB Cable 下载线真是辣鸡，速度慢如蜗牛，每次下载bit文件或者烧写flash文件都要大半天，实在是难以忍受。逻辑分析仪看了下xilinx的下载线，速度只有6.25M，并且数据间隔非常大，不懂这线的开发者咋想的，这总线利用率真是低到爆了

上图为xilinx DLC 10下载线波形，惨不忍睹！

为了不浪费生命在下载等待时间上，我打算找找看有没有别的仿真调试选择。经过一番查找后发现Xilinx的仿真器好像选择不是很多，要么贵死要么慢死，望着桌子上的一堆板子，突然突发奇想能不能用手头的Jlink来调试zynq芯片呢？

然后习惯性的先去一顿搜索看看有没有这样使用的先例。然鹅找了很久，也没有见过有人这样用的，xilinx官方vivado 并不支持jlink，segger也没出jlink插件可以给xilinx用，所以好像这条路行不通。不过在搜索过程中发现了xilinx提供了一个叫 Xilinx Virtual Cable 的东西，详情可以自己搜一下xapp-1251这个文档，里面有详细说明。

XVC调试提供了一种虚拟调试电缆的机制，需要自建一个XVC服务端，然后vivado当做客户端连接到XVC Server，通过服务端执行具体的JTAG时序输出到芯片来进行vivado和zynq芯片之间的交互。通过XVC这种调试机制，服务端可以灵活的运行在各种硬件上，包括单片机，linux开发板，或者直接运行在pc内都可以，官方的文档例子就是把xvc服务运行在zynq开发板内，把开发板当做仿真器用，GitHub上也有人把xvc弄到了stm32或者esp32芯片上，看了下xvc的协议，非常简单，就3条命令，自己搞个tcp服务器，接收xvc命令，转换为JTAG时序，然后返回结果给xvc客户端就完事了，xilinx提供了详细的服务端例子在GitHub里面，感兴趣的可以去看看

https://github.com/Xilinx/XilinxVirtualCable/

了解了XVC后，感觉这玩意实现起来挺简单，然后把GitHub上面的XVC服务器演示代码下载下来，简单改改就移植到了window平台上，我用的VS2019，新建个工程直接使用C语言开发，方便得很。

主要修改的地方就只有一个函数，int handle_data(),把里面的AXI to JTAG操作改为jlink命令即可，具体如下图

int handle_data(int fd) 

    do 
    
        memset(cmd, 0, 32);

        if (sread(fd, cmd, 2) != 1)
            return 1;

        if (memcmp(cmd, "ge", 2) == 0) 
        
            if (sread(fd, cmd, 6) != 1)
                return 1;
            memcpy(TDO, xvcInfo, strlen(xvcInfo));
            if (send(fd, (const char*)TDO, strlen(xvcInfo),0) != strlen(xvcInfo))
            
                perror("write");
                return 1;
            
            if (verbose) 
            
                printf("%u : Received command: 'getinfo'\\n", (int)time(NULL));
                printf("\\t Replied with %s\\n", xvcInfo);
            
            break;
        
        else if (memcmp(cmd, "se", 2) == 0) 
        
            if (sread(fd, cmd, 9) != 1)
                return 1;
            memcpy(TDO, cmd + 5, 4);
            if (send(fd, (const char*)TDO, 4,0) != 4)
            
                perror("write");
                return 1;
            
            if (verbose) 
            
                printf("%u : Received command: 'settck'\\n", (int)time(NULL));
                printf("\\t Replied with '%.*s'\\n\\n", 4, cmd + 5);
            
            break;
        
        else if (memcmp(cmd, "sh", 2) == 0) 
        
            if (sread(fd, cmd, 4) != 1)
                return 1;
            if (verbose) 
            
                printf("%u : Received command: 'shift'\\n", (int)time(NULL));
            
        
        else 
        

            fprintf(stderr, "invalid cmd '%s'\\n", cmd);
            return 1;
        

        int len;                            //<num bits> 
        if (sread(fd, &len, 4) != 1) 
        
            fprintf(stderr, "reading length failed\\n");
            return 1;
        

        int nr_bytes = (len + 7) / 8;       //向上取整数字节
        if (nr_bytes > sizeof(TDI))
        
            fprintf(stderr, "buffer size exceeded\\n");
            return 1;
        
 
        if (verbose) 
        
            printf("\\tNumber of Bits  : %d\\n", len);
            printf("\\tNumber of Bytes : %d \\n", nr_bytes);
            printf("\\n");
        
    
        memset(&TDO, 0, nr_bytes);

        if (sread(fd, TMS, nr_bytes ) != 1) //读取tms 
        
            fprintf(stderr, "reading tms data failed\\n");
            return 1;
        
        if (sread(fd, TDI, nr_bytes) != 1) //读取tdi 
        
            fprintf(stderr, "reading tdi data failed\\n");
            return 1;
        

        JLINKARM_JTAG_StoreGetRaw((const U8*)&TDI, (U8*)&TDO, (const U8*)&TMS, len);

        if (send(fd, (const char*)TDO, nr_bytes,0) != nr_bytes)
        
            perror("write");
            return 1;
        
        break;

     while (1);

    return 0;

有了服务端，还需要将接收到的命令转为JTAG时序，做mcu开发的基本手上都有个jlink，然后根据网上泄露出jlink的SDK文件可以让我们使用自己的代码来调用jlink ARM.DLL文件内的函数接口来直接操作jlink实现想要的功能，SDK文件感兴趣的可以自己到GitHub找找，DLL接口文档可以参照Jlink官方UM08002_JLinkDLL文档，里面写的很详细，这里我主要就用到了 JLINKARM_JTAG_StoreGetRaw这个函数，经过分析后发现这个函数的输入和输出刚好和Xilinx XVC协议的shift命令数据格式相同，原本还想着要转换一下，结果啥都不用转，XVC的数据直接进入JLINKARM_JTAG_StoreGetRaw，然后JLINKARM_JTAG_StoreGetRaw的输出直接返回给XVC就OK了，不过在操作jlink之前记得先按照官方文档简单初始化一下jlink，设置接口为JTAG，以及JTAG时钟就可以，由于我们是直接操作JTAG原始bit流，因此并不需要选具体芯片型号。

下面来看下具体如何使用：

第一步，jlink连接到电脑，然后打开自己编译的XVC服务器