SP701上的lwIP入門

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資料介紹

描述

在我上一篇項目博文中，我介紹了如何在 Vivado 2021.2 中為基于 SP701 Spartan-7 的開發 FPGA 板創建基礎硬件設計。該項目是涵蓋如何使用 Xilinx 的嵌入式軟件 IDE Vitis 在嵌入式 C 語言中創建輕量級 IP (lwIP) 回顯服務器以在 SP701 上運行的項目的延續。

如果您還不熟悉，Vitis 及其前身 Xilinx SDK 都有一個模板 lwIP 回顯服務器項目，可以用作起點并根據用戶的特定應用需求進行定制。我發現它作為為我的 FPGA 設計建立網絡通信的基準非常方便，并且節省了大量時間，所以我不會在每次需要通過以太網連接控制我的 FPGA 時重新發明輪子。

作為高級概述，我將使用 lwIP 回顯服務器項目模板創建一個新的應用程序項目，將 SP701 連接到我的本地網絡，直接連接到我的路由器，然后使用套接字在我的主機 PC 上創建一個簡單的 Python3 腳本來發送一些向 SP701 上的服務器測試數據包，看它們是否成功回顯。

啟動 Vitis

Vitis 可以直接從 Vivado 啟動，也可以從命令行獨立啟動。

要從 Vivado 啟動，請選擇Tools > Launch Vitis IDE （這可以在 Vivado 中打開或不打開項目的情況下完成）：

要從命令行啟動，首先獲取環境然后運行 ??Vitis：

~$ source /tools/Xilinx/Vitis/2021.2/settings64.sh
~$ vitis

為這個 Vitis 實例的工作區選擇一個目錄，我個人喜歡在 Vivado 項目的頂層創建一個文件夾，我在 Vitis 工作區中創建軟件中的硬件將基于該項目。這只是我保持一切井井有條的方式。

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Vitis 最初將啟動到一個完全空白的工作區。與它的前身 Xilinx SDK 不同，它會自動從 Vivado 中提取導出的硬件平臺。

整個項目流程可以分解為以下步驟：

使用從 Vivado 導出的硬件平臺設計為目標創建一個平臺項目。
創建一個應用程序項目，其中包含要在目標硬件的處理系統上運行的實際 C 代碼。
使用硬件上的系統調試器等調試器調試應用程序。
對目標設備的閃存進行編程。

我將介紹該項目的前三個步驟。

平臺項目

通過從空白工作區窗口中選擇創建平臺項目，基于從 Vivado 導出的硬件平臺（帶比特流）創建新的平臺項目。

彈出窗口將指導您完成用于命名平臺項目的參數選擇，并指向為目標板（.xsa 文件）導出的硬件平臺所在的位置。

由于這是一個未使用 Linux 或 RTOS 等操作系統的裸機應用程序，因此Operating system設置為standalone 。

目標處理器是 Vivado 模塊設計microblaze_0中 MicroBlaze 處理器的實例化。

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單擊 Finish，Vitis 將在空白工作區中生成平臺項目。

在這個特定實例中創建應用程序項目之前，需要修改平臺項目中生成的 BSP 以包含 lwIP 庫，因為在新平臺項目中默認情況下未啟用該特定庫

要修改 BSP 以添加 lwIP 庫，請選擇修改 BSP 設置...

然后在彈出窗口中，選中啟用lwip211的復選框并單擊OK 。

請注意，平臺項目顯示為已過期。這是因為此時尚未構建平臺項目，因此不存在輸出文件。運行平臺項目的初始構建，這樣它就不會再使用菜單欄中的構建圖標或按 ctrl+B 顯示為過時。

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應用項目

配置和構建平臺項目后，基于它創建一個新的應用程序項目。選擇新建>應用程序項目...

在彈出窗口中，您可以跳過第一張幻燈片（它是我們生成應用程序項目的步驟大綱）。選擇上一步中創建的平臺項目作為應用程序的基礎，然后單擊Next 。

根據需要命名應用項目，Vitis 將自動為其生成系統項目并將其與 MicroBlaze 軟處理器相關聯（假定它是唯一可運行的目標）。單擊下一步。

同樣，由于沒有操作系統，域將是standalone 。在 Vitis 中創建新應用項目的最后一步是選擇一個項目模板，以完成初始啟動中的一些基礎工作。正如我之前提到的，這個項目正在使用 lwIP 回顯服務器應用程序模板。選擇它并單擊完成。

注意：如果您忘記修改 BSP 以啟用 lwip211 庫，Finish 按鈕將變灰，并且窗口頂部會出現一條警告消息，告訴您庫丟失。

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同樣，Vitis 將為設計生成應用程序項目和基礎代碼。

默認代碼有很好的注釋，所以請隨意打開/src/main.c閱讀它并添加任何所需的自定義代碼。

為應用程序項目運行構建。

應用調試

通過使用以太網電纜將 SP701 開發板連接到您的路由器來設置 SP701 開發板，將 USB 連接到 UART 端口 J5 到您的主機 PC，然后插入墻上適配器為 SP701 板供電。通過將 SW11 設置為 ON 位置來打開電路板。

通過在資源管理器窗口中右鍵單擊應用程序名稱，然后選擇Debug As > Launch Hardware (Single Application Debug) ，在 Vitis 中啟動 lwIP 服務器應用程序的調試運行。

然后，Vitis 將從開發視圖切換到調試視圖，將比特流編程到 FPGA 上，啟動 MicroBlaze，然后設置斷點，使其在進入 lwIP 應用程序的主要功能后立即停止。

此時，您可以像在任何其他調試器中一樣選擇逐步執行/結束/退出，或者您可以單擊運行/恢復/F8 （所有這些都位于菜單欄中）讓應用程序正常運行隨時暫停和單步執行的選項。

您還需要連接到 SP701 的 UART 串??行輸出。您可以使用您選擇的任何串行終端應用程序執行此操作，或使用 Vitis 中的內置終端應用程序。調試視圖底部有一組選項卡，包括Console 、Vitis Serial Terminal 、Executables 、Debug Shell 、Vitis Log 、Problems和Debugger Console 。