PYNQ中MicroBlaze程序文件的加载过程

警告：这篇文章可以做为专业人士饭后甜点，但是非专业人士请火速撤离，以免造成永久性大脑皮层损伤。

在PYNQ的base overlay 中添加了MicroBlaze，通过MicroBlaze 来配置PMOD 和ardonio 接口并驱动外部设备。但是平常我们对MicroBlaze 编程都是将MicroBlaze 的代码文件被硬件的bitstream文件融合成一个文件下载到FPGA里面去执行。但是，在PYNQ里面显然不是这样的。PYNQ的逻辑部分也就是Overlay都是在系统起来后动态加载的，再启动MicroBlaze里面的程序。那么这一切都是如何实现的呢？

首先在PYNQ的overlay里面的MicroBlaze使用的是双端口Block RAM，PS端可以对这个RAM进行读写，那么问题就简单了，等overlay配置完成，PS端再将二进制程序文件吸入的到MicroBlaze指令存储器里面，再复位MicroBlaze就可以了。

这一过程设计复杂的文件调用和地址映射。首先来看一下这一功能在Python里面实现的。

首先我们看一个使用MicroBlaze的例子，以Pmod ADC为例。测试代码如下：

from pynq.overlays.base import BaseOverlay

from pynq.lib import Pmod_ADC

base = BaseOverlay（“base.bit”）

if_id = input（“Type in the interface ID used （PMODA or PMODB）： ”）

if if_id.upper（）==‘PMODA’：

adc = Pmod_ADC（base.PMODA）

else：

adc = Pmod_ADC（base.PMODB）

先调用base overlay，这个不用说。接下来使用的一个Pmod_ADC函数指定Pmod接口是A还是B。这个函数在pmod_adc.py文件里，让我们进如pmod_adc.py看一下这个函数：

PMOD_ADC_PROGRAM = “pmod_adc.bin”

class Pmod_ADC（object）：

def __init__（self， mb_info）：

self.microblaze = Pmod（mb_info， PMOD_ADC_PROGRAM）

self.log_running = 0

这里面使用一个Pmod函数指定了所使用的程序文件，也就是pmod_adc.bin。这程序是自己写的MicroBlaze程序编译生成的，可以在SDK里面完成程序并编译得到.bin文件。

在pmod.py文件里面我们可以看到Pmod函数通过super（）函数调用父PynqMicroblaze里面初始化函数。关于super（）函数的使用自行谷歌。

from pynq.lib import PynqMicroblaze

class Pmod（PynqMicroblaze）：

def __init__（self， mb_info， mb_program）：

if not os.path.isabs（mb_program）：

mb_program = os.path.join（BIN_LOCATION， mb_program）

super（）.__init__（mb_info， mb_program）

在 PynqMicroblaze里面，使用了PL.load_ip_data函数来载入我们的二进制程序文件。并在载入完成后使用了run（）函数，在run（）函数里面复位了MicroBlaze。

class PynqMicroblaze：

def run（self）：

self.state = ‘RUNNING’

self.reset_pin.write（0）

def program（self）：

self.reset（）

PL.load_ip_data（self.ip_name， self.mb_program， zero=True）

if self.interrupt：

self.interrupt.clear（）

self.run（）

让我们再进入pl.py，会发现 load_ip_data函数使用MMIO接口函数写入了程序文件。

def load_ip_data（cls， ip_name， data， zero=False）：

cls.client_request（）

with open（data， ‘rb’） as bin_file：

size = os.fstat（bin_file.fileno（））.st_size

target_size = cls._ip_dict［ip_name］［‘addr_range’］

if size 》 target_size：

raise RunTImeError（“Binary file too big for IP”）

mmio = MMIO（cls._ip_dict［ip_name］［‘phys_addr’］， target_size）

buf = bin_file.read（size）

mmio.write（0， buf）

if zero and size 《 target_size：

mmio.write（size， b‘\x00’ * （target_size - size））

cls._ip_dict［ip_name］［‘state’］ = data

cls.server_update（）

到此整个MicroBlaze程序文件的加载过程就已经讲完了。

还有些细节问题在后面的文章里面再写吧。