# 07-04\_PYNQ Library详解 - IOP

## 前言

Zynq平台通常有多个Headers和接口，它们用来连接外部设备或者直接连接Zynq PL引脚。许多现成的外部设备都可以连接到Pmod和Arduino接口上。其他的外部设备可以通过**转换器**（Adapter）或者**面包板**（Breadboard）连接到这些端口。需要注意的是当我们要使用一个外部设备的时候，我们必须先在overlay中构建一个控制器，并提供相应的软件驱动，然后我们才能使用这个设备。

接下来，我们按照如下目录逐一介绍：

* Arduino
* Grove
* Pmod
* RPi

## **Arduino**

Arduino子包包含了所有用来控制连接到Arduino端口的外部设备的驱动装置。一个Arduino连接器可以把Arduino compatible shields连接到PL引脚上。不过要记得在一个overlay里必须有相应的控制器来执行对应的驱动，这之后shield才能被使用。Arduino引脚也可以用作通用引脚来连接传统的硬件设施。

![](/files/-Luk45TiW2wwo3AJnu3m)

如果有的话，一个Arduino PYNQ MicroBlaze可以控制Arduino接口。这个MicroBlaze就和Pmod的MicroBlaze一样，只是有更多的AXI控制器。

![](/files/-Luk45Tm2OOYZ-C5fpav)

正如在图标里所示，Arduino PYNQ MicroBlaze有一个PYNQ MicroBlaze子系统，一个配置开关，以及以下AXI控制器：

* AXI I2C
  * Frequency: 100KHz
  * Address mode: 7 bit
* 2x AXI SPI
  * Master mode
  * Transaction Width: 8
  * SCK Frequency: 6.25 MHz
  * FIFO Depth: 16

注意：一个SPI控制器是连接到专门的SPI引脚Arduino接口上的。

* 3x AXI GPIO
  * 16 Input/Output pins total
* 6x AXI Timer
  * 32 bits
  * 1 Generate Output
  * 1 PWM Output
* 1x AXI UART
  * 9600 Baud
* 1x AXI XADC
  * 1V peak-to-peak \*

警告：模拟输入能通过内部的Xilinx XADC获得支持。这将支持1V peak-to-peak的输入。注意Arduino接口支持0-5V模拟输入，但没有外部电路的Zynq是不支持的。

* AXI Interrupt controller（AXI中断控制器）

  管控MicroBlaze子系统上的外部设备的中断操作。
* Interrupt GPIO（中断GPIO）

  有一个额外的AXI GPIO被用来标记发送到PS的中断请求。
* Configurable Switch（配置开关）

  允许从特定设备发送信号至外部接口。

![](/files/-Luk45To804LALQA5LIM)

 \*\*实例：\*\* 在Base Overlay里，有一个Arduino PYNQ MicroBlaze实例。在overlay被下载后，这个实例可按如下方式调用。 \`\`\`javascript from pynq.overlays.base import BaseOverlay from pynq.lib.arduino import Arduino\_LCD18 lcd = Arduino\_LCD18(base.ARDUINO) lcd.clear() \`\`\` 在pynq.lib.arduino包里可以找到更多有关Arduino的信息。 # \*\*Grove\*\* Grove外部设备可以通过使用PYNQ Grove Adapter来连接到Pmod引脚上或者通过PYNQ Shield连接到Arduino引脚上。 - ### \*\*Pmod\*\* 连接Grove外部设备的第一个办法就是用Pmod PYNQ MicroBlaze。Grove设备可以依靠PYNQ Grove Adapter连接到Pmod端口。

![](/files/-Luk45TqrQhA8zoeOhlF)

上面这个板上，G1和G2是映射到Pmod引脚\[0,4]和\[1,5]，也即连接到拥有**下拉电阻**（pull-down resistor）的引脚上。G1、G2端口支持SPI协议，GPIO，计时Grove设备，但是不支持IIC外部设备。G3、G4则映射到引脚\[2,6]和\[3,7]，也即连接到**上拉电阻**（pull-up resistor）的引脚，并支持IIC协议和GPIO外部设备。

![](/files/-Luk45TsjShCdGL_-Vvw)

![](/files/-Luk45TuQwiOIHYv8sMr)

 \- ### Arduino 另一个连接Grove设备方法就是使用Arduino PYNQ MicroBlaze。

![](/files/-Luk45TwMOeVq-NDJxB2)

![](/files/-Luk45TyffeXV9JRjbzu)

在PYNQ Shield上有四个IIC Grove 连接器（IIC又可标记为I2C），8个垂直的Grove连接器（G1-G7、UART）和4个水平Grove连接器（A1-A4）。SCL和SDA引脚是连接在Arduino header上的SCL和SDA引脚。

下面的表格标记了映射交互协议。

![](/files/-Luk45U-eUMtcGSnkbt9)

**实例：**

在Base Overlay里，有两个可用实例：PMODA和PMODB。在一个overlay下载后，可如下创建Grove外设实例：

```javascript
from pynq.overlays.base import BaseOverlay
from pynq.lib.pmod import Grove_Buzzer
from pynq.lib.pmod import PMOD_GROVE_G1

base = BaseOverlay("base.bit")

grove_buzzer = Grove_Buzzer(base.PMODB,PMOD_GROVE_G1)
grove_buzzer.play_melody()
```

我们可以在pynq.lib.pmod找到更多例子。板上下面的地址里可以找到更多有关PYNQ Grove Adapter的例子

```javascript
<Jupyter Dashboard>/base/pmod/
```

Arduino接口的使用方法如下：

```javascript
from pynq.overlays.base import BaseOverlay
from pynq.lib.arduino import Grove_LEDbar
from pynq.lib.arduino import ARDUINO_GROVE_G4

base = BaseOverlay("base.bit")

ledbar = Grove_LEDbar(base.ARDUINO,ARDUINO_GROVE_G4)
ledbar.reset()
```

## **Pmod**

Pmod包是一个使用Pmod端的外部设备的驱动集合。一个Pmod端口是一个12引脚接口，很多来自Digilent和其他第三方合作生产商的Pmod设备都可使用。传统的Pmod外接设备包括了各式传感器（光、温度）、交互设备（网口、WIFI、蓝牙）以及输入输出设备（按钮、开关、LED）。

![](/files/-Luk45U1pq7mjGhcCXWl)

每一个Pmod连接器是由2排6引脚共计12引脚构成的。每一排由3.3V(VCC),接地(GND)以及4个数据引脚构成。如果使用两排的话那就是8个数据引脚。

![](/files/-Luk45U3W2KlhAo8dtnH)

Pmod使用双排引脚时（2x4引脚或者2x6引脚），应该从左边开始插入（以连上VCC和GND）

![](/files/-Luk45U5fsKgvHTrhs-_)

而只使用一拍的Pmod设备可以使用任意一排，但还是要从左边开始插入。如果你要使用一个别人写好了的驱动或者overlay的话，你需要检查到底那一排是支持这个设备的，并不一定是两排都能成功。比如说，Pmod ALS目前就只支持上面一排的端口。

所有的引脚都在3.3V时正常工作。根据不同设备的不同上拉/下拉的I/O要求，Pmod数据引脚会有不同的IO标准。（例如IIC需要上拉，SPI需要下拉）

引脚0,1和4,5是连接到下拉电阻。这个可以支持SPI接口以及大部分外接设备。引脚2,3和6,7是连接到上拉电阻。这个可以支持IIC接口。

Pmod已经把这个上下拉的传统考虑进去了，所以在使用Pmod的时候无需额外担心。

![](/files/-Luk45U77Ozusj6WCF3_)

正如上面所示，每一个Pmod PYNQ MicroBlaze有一个MicroBlaze子系统，配置开关，和如下AXI控制器：

* AXI I2C
  * SCL Frequency 100 KHz
  * Address Mode: 7 bits
* AXI SPI
  * Master mode
  * Transaction Width: 8
  * SCK Frequency: 6.25 MHz
  * FIFO Depth: 16
* AXI GPIO
  * 8 Input/Output pins
* AXI Timer
  * 32 bits
  * 1 Generate Output
  * 1 PWM Output
* AXI Interrupt controller
  * 管理外设的中断。
* Interrupt GPIO
  * 有一个额外的AXI GPIO被用来标记发送到PS的中断请求。
* Configurable Switch
  * 允许从特定设备发送信号至外部接口。

**实例：**

```javascript
from pynq.overlays.base import BaseOverlay
from pynq.lib import Pmod_Timer

base = BaseOverlay("base.bit")

pt = Pmod_Timer(base.PMODA,0)
pt.stop()
```

## **RPi**

Rpi子包是控制连接RPi（Raspberry Pi）接口外设的驱动集合。同样的，在使用具体设备之前，我们需要加载相应的overlay上的控制器。RPi引脚也可用作通用引脚来连接传统的硬件设备。

![](/files/-Luk45U9Z-38B3Iv8Vwl)

![](/files/-Luk45UBlbtSd7VpQGoz)

如上图所示，RPi PYNQ MicroBlaze有一个PYNQ MicroBlaze子系统，一个配置开关和如下AXI控制器：

* 2x AXI I2C
  * Frequency: 100KHz
  * Address mode: 7 bit
* 2x AXI SPI
  * Master mode
  * Transaction Width: 8
  * SCK Frequency: 6.25 MHz
  * FIFO Depth: 16

注意：一个SPI控制器是连接到专门的SPI引脚Arduino接口上的。

* 1x AXI GPIO
  * 28 Input/Output pins total
* 2x AXI Timer
  * 32 bits
  * 1 Generate Output
  * 1 PWM Output
* 1x AXI UART
  * 115200 Baud
* AXI Interrupt controller
  * 管理外设的中断。
* Interrupt GPIO
  * 有一个额外的AXI GPIO被用来标记发送到PS的中断请求。
* Configurable Switch
  * 允许从特定设备发送信号至外部接口。

在pynq.lib.rpi包里可以找到更多信息。


---

# Agent Instructions: Querying This Documentation

If you need additional information that is not directly available in this page, you can query the documentation dynamically by asking a question.

Perform an HTTP GET request on the current page URL with the `ask` query parameter:

```
GET https://pynqdocs.gitbook.io/pynq-tutorial/pynq-zhong-wen-zi-liao/0704pynq-library-xiang-jie-iop.md?ask=<question>
```

The question should be specific, self-contained, and written in natural language.
The response will contain a direct answer to the question and relevant excerpts and sources from the documentation.

Use this mechanism when the answer is not explicitly present in the current page, you need clarification or additional context, or you want to retrieve related documentation sections.