基于 FPGA 的无线调试器和系统监视器

将您的 FPGA 项目连接到无线网络，并在网络上获取有关您的系统的信息。

使用 TCP 服务器创建与 FPGA 的无线连接

我经常希望坐在我家的另一个房间时能够从我的一个 FPGA 系统中获取状态信息。这样，当我进行测试时，我可以继续在另一个房间观看 Netflix 或在厨房做饭，同时密切关注测试的状态。

显然有几种不同的方法可以创建这种类型的连接（蓝牙 4、BLE、WiFi、磁感应？红外线？）。然而，Digilent 刚刚发布了 Pmod ESP32，这是他们自己的扩展板，采用乐鑫的 ESP32 。我以前对 ESP32 有过一些经验，我喜欢这样一个事实，即我可以执行 BLE、蓝牙 4.1 和 Wifi 以及充当 TCP 或 SSL 连接的服务器或客户端。我决定从 Digilent 挑选这些新的 Pmod 之一并将其整合到我的系统中，并选择通过 TCP 的 Wifi 作为要使用的协议。我做出这个决定是因为我在 python 中找到了一个非常简单的 TCP 服务器示例。

这个项目代表了我第一次尝试使用 Pmod ESP32 创建某种无线系统。

Vivado 项目

我决定在这个 FPGA 上使用 Microblaze 设计，因为我想用 C 语言编写。想到在 Verilog 或 VHDL 中实现所有这些让我有点犹豫。我不是 Microblaze 的最大粉丝，但它很容易用于启动和运行项目。除了硬件设计的 microblaze 部分，我还添加了两个 AXIuartlite 控制器，一个用于通过 Pmod 连接器 JA 与 Pmod ESP32 接口，另一个用于通过 USB 用作调试控制台。我还在设计中引入了一些 AXI gpio 控制器，用于与板上的开关、按钮和 LED 进行交互。还有一个来自 Digilent 的 PWM 控制器，由他们的IP 库提供，用于连接 RGB LED。设计中还有一个 adc 向导，但在本项目中未使用。

我将 AXI uartlite 控制器设置为以 115200 波特运行。我通过 UART 在 AT 命令模式下使用 Pmod ESP32，默认为 115200。我还应该提到这个项目是用 Vivado 2017.4 创建的。

Pmod ESP32

正如我之前提到的，我计划在 AT 模式而不是独立模式下使用 ESP32。Pmod ESP32 来自 Digilent，预装了 AT 命令固件，所以我不需要在板上刷任何新东西。

简单的 Python TCP 服务器

我找到了一个在 python 中设置 TCP 服务器的非常简单的示例，并选择为这个项目处理该示例。Python 服务器包含在 Github 存储库中，名为“server.py”。服务器中引用的 IP 地址与路由器为您的机器提供的 IP 地址相匹配，这一点很重要。此外，请记下此 IP 地址和远程端口，因为我们将使用它们从 ESP32 创建 TCP 连接。

集成组件

我的示例程序没有通过软件显式连接到 wifi 网络，尽管我已经包含了一些应该可以帮助任何人能够做到这一点的功能。相反，我已经使用串行终端将设备连接到我的 wifi 网络。所以，如果你想重新创建这个项目，我建议在尝试运行这个例子之前将 ESP32 连接到你的网络，或者在 main.c 中添加几行，告诉 ESP32 在尝试启动 TCP 连接之前加入网络。将 main.c 中的示例代码修改为您服务器的特定 IP 地址和远程端口号也很重要。我使用的是端口 5005，但实际上可以将其更改为几乎任何端口。

此外，如果您在运行项目时遇到一些问题，请使用 Pmod ESP32 上的按钮重新启动设备。我在第一次通过时让组件很好地协同工作时遇到了一些问题，但是在 Pmod ESP32 上循环供电导致事情完美无缺。此外，当您在 microblaze 上启动程序时，python 服务器已经在运行也很重要。

一些快速步骤：

对于服务器...在您为服务器使用的任何控制台或终端中键入“ python server.py”。我使用 Macbook Air 作为服务器，而 FPGA 在我的 Linux 桌面上运行。

对于 FPGA：

整个项目都包含在存储库中，因此您可以根据需要跳过 Vivado 中的比特流生成，然后转到 Vivado SDK，在存储库中设置为 proj/base-rt.sdk 的工作区打开它。从这里，您应该能够使用比特流对 FPGA 进行编程并运行 microblaze 应用程序。

这是一个非常简单的示例，无线传输的消息包含有关 FPGA 上开关、LED 和按钮状态的信息。但是，可以看出将这种类型的示例转换为更复杂和有用的示例非常容易。

每当服务器从 TCP 套接字接收数据时，它都会将其打印到控制台。所以所有的数据格式化都发生在 FPGA 上，数据以 ascii 格式发送。

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