亞當(dāng)泰勒玩轉(zhuǎn)MicroZed連載35：用MicroZed驅(qū)動(dòng)Adafruit RGB NeoPixel LED陣列（第6節(jié)）

亞當(dāng)泰勒玩轉(zhuǎn)MicroZed連載35：用MicroZed驅(qū)動(dòng)AdafruitRGBNeoPixelLED陣列（第6節(jié)）我們已經(jīng)完成了以下工作：設(shè)計(jì)AdafruitNeoPixelLED驅(qū)動(dòng)器、把它集成到Vivado框圖中以及和系統(tǒng)的其它部分相連接，現(xiàn)在，我們需要思考一下將要采用什么樣的驗(yàn)證方案，也就是說(shuō)，我們需要做哪些測(cè)試來(lái)證明這個(gè)設(shè)計(jì)可以成功的工作？通常情況下，這個(gè)階段的復(fù)雜程度要超過(guò)設(shè)計(jì)本身。這是一個(gè)相當(dāng)簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)案例，所以我將要采用的驗(yàn)證方案需要完成以下任務(wù)：

1.驗(yàn)證MicroZed、I/O載體板卡以及NeoPixel陣列之間的硬件接口。

2.使用VHDL仿真器對(duì)NeoPixel驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行仿真。

3.開(kāi)發(fā)測(cè)試軟件對(duì)BRAM所有的地址進(jìn)行讀寫(xiě)操作，保證PS（處理器系統(tǒng)）能夠正確地訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器。

4.開(kāi)發(fā)測(cè)試軟件去驅(qū)動(dòng)陣列中的第一個(gè)NeoPixel，驗(yàn)證NeoPixel驅(qū)動(dòng)器的功能，然后使用示波器驗(yàn)證發(fā)送到NeoPixel陣列的時(shí)序波形。

5.開(kāi)發(fā)測(cè)試軟件去驅(qū)動(dòng)NeoPixel陣列中不同位置上的一些像素點(diǎn)（比如陣列中的第二個(gè)像素點(diǎn)、中間的像素點(diǎn)以及最后的像素點(diǎn)）。

6.使用一個(gè)終端程序去驗(yàn)證最終版本的軟件是否能對(duì)正確的命令、錯(cuò)誤的命令以及亂序的命令等做出正確的反應(yīng)。

7.使用一個(gè)開(kāi)發(fā)好的GUI來(lái)執(zhí)行最終的功能驗(yàn)證，保證最終的設(shè)計(jì)可以按照最初的說(shuō)明那樣進(jìn)行工作。上面的這些步驟可能看起來(lái)比較復(fù)雜。然而，在許多類(lèi)似這個(gè)簡(jiǎn)單應(yīng)用的情況下，實(shí)現(xiàn)起來(lái)相對(duì)來(lái)說(shuō)是比較簡(jiǎn)單的。通常情況下，任何測(cè)試的第一要素就是要保證硬件能正確工作。（參見(jiàn)我在Xcell第82期發(fā)表的文章“設(shè)計(jì)一個(gè)FPGA硬件的基本要素”，以及第85期的文章“進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)的一種無(wú)痛的方法”）。使用MicroZed系統(tǒng)帶來(lái)的一個(gè)好處是，ZynqSoC中的底層硬件、MicroZed板以及MicroZedI/O載體板卡其本身都是驗(yàn)證成熟的，這就減少了需要用在系統(tǒng)測(cè)試上的時(shí)間，可以開(kāi)始驗(yàn)證我們的功能需求。（但是，這并不意味這我們將正確地實(shí)現(xiàn)SoC的功能）在開(kāi)始驗(yàn)證過(guò)程（上面的第1點(diǎn)）之前，我們還需要在硬件層次上去驗(yàn)證下面幾個(gè)方面：

1.從IO載體板卡的PMOD連接器輸出到NeoPixel的信號(hào)的正確性：最好是在MicoZed板沒(méi)有上電的時(shí)候，使用萬(wàn)用表去測(cè)量。我們一定要保證NeoPixel陣列的VCC和GND信號(hào)是正確連接的。2.用于對(duì)NeoPixel陣列進(jìn)行驅(qū)動(dòng)和供電的IObank的電壓設(shè)置正確性：這也可以簡(jiǎn)單地用萬(wàn)用表來(lái)測(cè)量電壓是否是3.3V。3.當(dāng)我們證明了物理連接和電源連接后，一個(gè)不錯(cuò)的想法是把MicroZed板子上電，用萬(wàn)用表檢查NeoPixel陣列供電的穩(wěn)定性。3v3Bank35供電測(cè)試點(diǎn)我上一篇博文主要講的是設(shè)計(jì)NeoPixel驅(qū)動(dòng)器以及使用ModelSim來(lái)對(duì)其進(jìn)行仿真，這已經(jīng)完成了驗(yàn)證方案中第2點(diǎn)描述的內(nèi)容，這樣就可以進(jìn)行到第3點(diǎn)：驗(yàn)證ZynqSoC的PS和PL的功能性能以及它們兩者之間的交互。因?yàn)槲覀冞@許多周—35周，一直在使用MicroZedPS設(shè)計(jì)，我很有信心把PS正確配置成從SD卡進(jìn)行boot，以及從DDRRAM執(zhí)行程序。然而，在這個(gè)系列博文中，這是第一次使用BRAM控制器和BRAM，這也是為什么我要開(kāi)發(fā)測(cè)試軟件來(lái)保證PS能正確地對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)的原因。對(duì)驅(qū)動(dòng)NeoPixel陣列的系統(tǒng)能力的測(cè)試，到了驗(yàn)證方案的第4和第5點(diǎn)時(shí)，已經(jīng)基本成型了。這兩點(diǎn)有著密切的聯(lián)系，是一個(gè)測(cè)試到另一個(gè)測(cè)試的自然演進(jìn)。第一個(gè)測(cè)試軟件僅僅對(duì)一個(gè)NeoPixel進(jìn)行寫(xiě)操作并檢查時(shí)序，我在示波器上看到的波形與VHDL仿真產(chǎn)生的波形具有對(duì)應(yīng)關(guān)系，并且NeoPixel能用正確的顏色點(diǎn)亮。測(cè)試成功。然后我修改了這個(gè)測(cè)試代碼，用全色度的紅、綠和藍(lán)去驅(qū)動(dòng)一個(gè)像素點(diǎn)，保證驅(qū)動(dòng)器能夠正確地設(shè)置像素點(diǎn)的顏色。一旦一個(gè)像素點(diǎn)可以被驅(qū)動(dòng)，這個(gè)程序就很容易修改成用不同顏色驅(qū)動(dòng)特定的像素點(diǎn)，這個(gè)是測(cè)試控制器能夠正確地驅(qū)動(dòng)LED條上一個(gè)特定的像素點(diǎn)。最后，把測(cè)試軟件修改成在相同時(shí)間，把LED條上所有的像素點(diǎn)都驅(qū)動(dòng)成同樣的顏色，在這個(gè)測(cè)試中，我選擇使用白色，因?yàn)檫@個(gè)顏色需要打開(kāi)NeoPixel陣列中所有紅色、綠色以及藍(lán)色的LED，因此，可以保證從I/O載體板卡驅(qū)動(dòng)過(guò)來(lái)的最大電流能夠支持這個(gè)LED條工作。當(dāng)這一系列測(cè)試結(jié)束時(shí)，我們有信心能夠驅(qū)動(dòng)NeoPixel陣列。然而，我們還沒(méi)有驗(yàn)證將要用來(lái)控制NeoPixel顏色設(shè)置的命令接口，我將在下一篇博文中描述測(cè)試方案中最后兩點(diǎn)關(guān)于串行接口