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ZYNQ笔记（五）：AXI GPIO 中断

news 来源：原创 2025/9/14 4:28:15

版本：Vivado2020.2（Vitis）

任务：使用 AXI GPIO IP 核以中断方式实现按键 KEY 控制 LED 亮灭翻转（两个都在PL端）

一、介绍

二、硬件设计

三、软件设计

四、效果

一、介绍

AXI GPIO 中断通常基于以下机制：当 AXI GPIO 输入引脚满足触发条件时，AXI GPIO 会通过 IRQ（Interrupt Request）信号向 PS端处理器发送中断请求。

中断触发条件：
- 边沿触发：上升沿、下降沿、双边沿。
- 电平触发；高电平、低电平。
中断处理流程：
1. 检测到 GPIO 信号变化（如按键按下）。
2. AXI GPIO IP 核触发中断（IRQ 信号拉高）。
3. CPU 响应中断，执行中断服务程序。
4. 清除中断标志（防止重复触发）。

二、硬件设计

（1）直接沿用上一次 AXI GPIO 例程的硬件设计（ZYNQ笔记（四）：AXI GPIO），然后稍作修改即可。

（2）按键 KEY 用到了 AXI GPIO 中断，双击IP进行配置：

1.通过软件设置io的输入输出方向（不勾选 All In/Outputs）

2.各只用了1个引脚，故设置1通道（不勾选 Enable Dual Channel）、位宽1位（GPIO Width ）

3.使能中断（勾选 Enable Interruput）

（3）双击 ZYNQ 修改配置，配置由PL向PS端的中断。IRQ_F2P指的是FPGA向PS端发送的中断请求，16位对应16个中断号（中断ID），ZYNQ将PL到PS的16个中断ID分成了两组，第一组ID为61到68，第二组ID为84到91。

（4）回到bd设计可以看到多出了两个端口，一个AXI GPIO的中断端口、一个ZYNQ的中断请求端口。将两个端口连接。

（5）最后整体 bd 设计部分如图所示：设计检查、Generate Output Products、 Create HDL Wrapper、管脚约束、Gnerate Bitstream、Export Hardware（包含比特流文件）、启动Vitis

三、软件设计

关于中断ID，由 PL 产生的共享外设中断（SPI）共 16 个，中断 ID 分别为 61 到 68， 84 到 91。具体可以在参数头文件 xparameter.h 里查看（也可以通过官方例程跳转查看），可以看到AXI GPIO 按键的中断ID的确是61。

#include "stdio.h"
#include "xil_printf.h"
#include "xparameters.h"
#include "xil_exception.h"
#include "xgpio.h"
#include "xscugic.h"
#include "sleep.h"//===========================自定义宏===========================//#define GPIO_DEVICE_ID  	XPAR_XGPIOPS_0_DEVICE_ID          //宏定义器件ID
#define INTC_DEVICE_ID		XPAR_SCUGIC_SINGLE_DEVICE_ID	  //宏定义中断控制器（GIC）ID
#define AXI_GPIO_INTR_ID	XPAR_FABRIC_KEY_IP2INTC_IRPT_INTR //宏定义GPIO中断号（每个器件都有中断号，可跳转参数头文件查询）#define KEY_AXI_GPIO_ID  	XPAR_GPIO_0_DEVICE_ID	//宏定义KEY AXI GPIO 器件ID
#define KEY_CHANNEL  		1						//宏定义KEY所在的axi gpio通道
#define KEY_MASK   			0x00000001   		    //宏定义KEY所在通道掩码（这里表示启用第0位）#define LED_AXI_GPIO_ID  	XPAR_GPIO_1_DEVICE_ID   //宏定义LED AXI GPIO 器件ID
#define LED_CHANNEL  		1						//宏定义LED所在的axi gpio通道
#define LED_MASK            0x00000001   			//宏定义LED所在通道掩码（这里表示启用第0位）//===========================实例化===========================//XGpio LED_AXI_GPIO;				//定义LED AXI GPIO驱动实例
XGpio KEY_AXI_GPIO;				//定义KEY AXI GPIO驱动实例
XScuGic Intc;					//中断控制器驱动实例//===========================函数变量声明===========================//static void IntrHandler();  		//中断处理函数
static void AXI_GPIO_Init();		//AXI GPIO 初始化
static void Set_Intr_Sys(XScuGic *GicInstancePtr, XGpio *AxiGpio, u16 AxiGpioIntrID); //建立中断系统static u32 key_value;//===========================主函数===========================//
int main()
{xil_printf("AXI GPIO Interrupt Test \r\n");AXI_GPIO_Init();Set_Intr_Sys(&Intc, &KEY_AXI_GPIO ,AXI_GPIO_INTR_ID);while(1)return 0;
}//===========================中断处理函数===========================//
void IntrHandler()
{//屏蔽按键中断（对应位需为1）XGpio_InterruptDisable(&KEY_AXI_GPIO, KEY_MASK);//按键消抖延时20ns（不消抖会反复中断）usleep(20000);//延时后键值高电平说明有效（按下为1）if( (XGpio_DiscreteRead(&KEY_AXI_GPIO, KEY_CHANNEL) & KEY_MASK) == 1 ) //函数是读整个通道，与上掩码只取对应位{//debug打印字符串xil_printf("Interrupt detected! \n\r");//翻转数据并写入LEDkey_value = ~key_value;XGpio_DiscreteWrite(&LED_AXI_GPIO, LED_CHANNEL, key_value);}//清除按键中断状态（对应位需为1）（不清除会一直触发中断，导致死循环）XGpio_InterruptClear(&KEY_AXI_GPIO, KEY_MASK);//重新使能按键中断（对应位需为1）XGpio_InterruptEnable(&KEY_AXI_GPIO, KEY_MASK);
}//===========================AXI GPIO 初始化===========================//
void AXI_GPIO_Init()
{//初始化器件驱动XGpio_Initialize(&LED_AXI_GPIO, LED_AXI_GPIO_ID);XGpio_Initialize(&KEY_AXI_GPIO, KEY_AXI_GPIO_ID);//GPIO方向设置（不同于GPIO (E)MIO , AXI GPIO是 0输出/1输入）XGpio_SetDataDirection(&KEY_AXI_GPIO, KEY_CHANNEL, KEY_MASK);XGpio_SetDataDirection(&LED_AXI_GPIO, LED_CHANNEL, ~LED_MASK);
}//===========================建立中断系统===========================//
/* 建立中断系统，使能KEY按键的上升沿产生中断* @param GicInstancePtr 是一个指向 XScuGic 驱动实例的指针* @param AxiGpio 是一个指向连接到中断的 AXI GPIO 驱动实例的指针* @param AxiGpioIntrID 是 AXI GPIO中断控制器ID*/
void Set_Intr_Sys(XScuGic *GicInstancePtr, XGpio *AxiGpio, u16 AxiGpioIntrID)
{//定义中断控制器配置信息（指针类型）XScuGic_Config * IntcConfig;//根据中断控制器ID，查找GIC配置信息（Generic Interrupt Controller（通用）中断控制器）IntcConfig = XScuGic_LookupConfig(INTC_DEVICE_ID);//初始化中断控制器驱动XScuGic_CfgInitialize(GicInstancePtr, IntcConfig, IntcConfig->CpuBaseAddress);//设置并打开中断异常处理功能Xil_ExceptionInit();Xil_ExceptionRegisterHandler(XIL_EXCEPTION_ID_INT,(Xil_ExceptionHandler)XScuGic_InterruptHandler,GicInstancePtr);Xil_ExceptionEnable();//为GPIO中断设置中断处理函数（IntrHandler为自己编写的中断函数）XScuGic_Connect(GicInstancePtr, AxiGpioIntrID,(Xil_ExceptionHandler)IntrHandler, (void *) AxiGpio);//使能来自于 AXI GPIO 器件的中断XScuGic_Enable(GicInstancePtr, AxiGpioIntrID);//设置中断优先级、触发类型（优先级从最高0开始步长8最大为248，0xA0=160优先级中等；触发类型：上升沿）XScuGic_SetPriorityTriggerType(GicInstancePtr, AxiGpioIntrID, 0xA0 , 0x3);//使能 AXI GPIO 全局中断XGpio_InterruptGlobalEnable(&KEY_AXI_GPIO);//使能中断（对应位为1使能）XGpio_InterruptEnable(&KEY_AXI_GPIO, KEY_MASK);
}

四、效果

上板后串口打印“AXI GPIO Interrupt” debug信息，之后每按下一次按键LED翻转一次，同时串口打印中断debug信息。

一、介绍

二、硬件设计

三、软件设计

四、效果

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