ZYNQ:MIO、EMIO、IO的区别和灵活使用
在使用ZYNQ上ARM cortex-A9平台时首先面临的就是对IO进行操作，总的来说对IO操作无怪乎两种方式，一种是直接对GPIO寄存器进行操作，这样程序效率高，但编写代码困难；另一种是调用SDK工具提供的API接口函数。
在实际使用时ZYNQ又把GPIO分成MIO、EMIO和PL端的IO这三种类型，在刚刚接触时会因为这三种IO的不同配置和使用方式而影响后续的学习，这里针对三种IO进行详细的说明使用方法。
首先要明白这三种IO的物理属性，简单的说1、MIO只属于PS端，PL端无法进行操作。
2、EMIO从物理属性来说属于PL端IO，但PS端可以通过软件映射连线来对EMIO进行操作，且使用效果与MIO一致。3、PL端所有IO都属于常规的FPGA的IO口，可进行输入输出操作，但是如果PS端不对EMIO控制时，LP端可以随意的使用EMIO。
1、PS配置MIO进行输出
ZYNQ7000系列芯片由54个MIO，隶属于PS部分，使用时不需要添加引脚约束，对PL部分是不可见的。在使用PS端MIO时需要对GPIO进行配置，这个配置过程与普通的ARM芯片过程一致。首先需要对MIO的基本特性进行配置，在对GPIO配置时需要调用API函数，这里需要了解下面几个函数
1、XGpioPs_Config *XGpioPs_LookupConfig(u16 DeviceId);
这个函数是根据唯一的设备ID号来查找设备配置。这个函数返回一个配置表入口。实际上就是根据设备ID返回结构体XGpioPs_Config的配置。
2、s32 XGpioPs_CfgInitialize(XGpioPs *InstancePtr, XGpioPs_Config *ConfigPtr, u32 EffectiveAddr);
这个函数用于初始化GPIO，主要完成对XGpioPs结构体的配置。函数总是返回配置成功。
3、 void XGpioPs_SetDirectionPin(XGpioPs *InstancePtr, u32 Pin, u32 Direction);
这个函数为指定的引脚配置输入输出方向。实际上是对方向寄存器（DirModeReg寄存器）进行使能。设置为0时禁止输出驱动使能，也就是输入有效，设置为1时使能输出驱动。
4、void XGpioPs_SetOutputEnablePin(XGpioPs *InstancePtr, u32 Pin, u32 OpEnable);
这个函数设置指定引脚输出使能。这个是对OpEnableReg寄存器进行配置。OpEnableReg与DirModeReg属于逻辑与的关系，只有两个都配置成功才能实现MIO的输入或者输出的配置。
5、u32 XGpioPs_ReadPin(XGpioPs *InstancePtr, u32 Pin);
这个函数是从指定引脚读出数据。返回值是从DATA_RO寄存去内取出读到的数据。
6、void XGpioPs_WritePin(XGpioPs *InstancePtr, u32 Pin, u32 Data);
这个函数是对指定引脚写入数据。这个函数是对DATA寄存器、DATA_MSW寄存器、DATA_LSW寄存器进行配置，共同完成输出数据的写入。
在了解了上述函数后，对PS端的GPIO操作就相对简单了。配置流程就是
1、根据设备ID找到基地址和设备编号，也就是完成XGpioPs_Config的配置。
2、对找到的设备进行配置，这个可直接调用函数进行完成。
3、设置IO的输入输出方向。
4、使能对应IO的输入输出。
5、对IO进行读或者写操作。
根据上面是配置流程代码如下：
#include “xgpiops.h”
#include “sleep.h”
int main()
{
static XGpioPs psGpioInstancePtr;
XGpioPs_Config* GpioConfigPtr;
int iPinNumber= 7; //LD9连接的是MIO7
u32 uPinDirection = 0x1; //1表示输出，0表示输入
int xStatus;
//--MIO的初始化
GpioConfigPtr = XGpioPs_LookupConfig(XPAR_PS7_GPIO_0_DEVICE_ID);
if(GpioConfigPtr == NULL)
return XST_FAILURE;
xStatus =XGpioPs_CfgInitialize(&psGpioInstancePtr,GpioConfigPtr, GpioConfigPtr->BaseAddr);
if(XST_SUCCESS != xStatus)
print(" PS GPIO INIT FAILED \n\r");
//--MIO的输入输出操作
XGpioPs_SetDirectionPin(&psGpioInstancePtr, iPinNumber,uPinDirection);//配置MIO输出方向
XGpioPs_SetOutputEnablePin(&psGpioInstancePtr, iPinNumber,1);//配置MIO的第7位输出
while(1)
{
XGpioPs_WritePin(&psGpioInstancePtr, iPinNumber, 1);//点亮MIO的第7位输出1
sleep(1); //延时
XGpioPs_WritePin(&psGpioInstancePtr, iPinNumber, 0);//熄灭MIO的第7位输出0
sleep(1); //延时
}
return 0;
}
2、 PS配置EMIO进行输出
在使用EMIO时需要在Z7的IP核配置时选择EMIO。如下图，这里选择了2个EMIO端口。
其次又要EMIO硬件上属于PL端，需要在PL端对GPIO进行约束，通俗的讲就是把这个GPIO硬件端口链接到PS上。管脚约束文件如下图
在完成了上述配置后，在SDK上对这些EMIO进行配置时就和MIO一样。
3、PS配置PL端普通IO进行输出
这个方式对PL端普通IO进行操作是比较麻烦的，并且也消耗AXI总线资源。
AXI接口如下表描述：
在使用PS对PL端IO操作时，AXI_GPIO相当于GPIO的IP核，是通过AXI总线挂在PS上的GPIO上。因此系统整体连线图如下图所示：（这个图包含了MIO、EMIO和AXI_GPIO）
这部分由于使用了AXI总线，设备的ID和地址都是确定的，因此不需要对GPIO的设备ID和基地址进行配置，只需要对PL端GPIO进行初始化即可。
xstatus = XGpio_Initialize(&pl_gpio_instance_ptr, XPAR_AXI_GPIO_0_DEVICE_ID);
if (NULL!=xstatus)
print (“pl_axi_gpio config ok \n\r”) ;
XGpio_SetDataDirection(&pl_gpio_instance_ptr,1,1);
XGpio_SetDataDirection(&pl_gpio_instance_ptr,2,0);
然后对这个IO进行读写操作，这里需要主要的是输入数据为32位，需要把输入的数据和GPIO数量要进行对应。
XGpio_DiscreteWrite(&pl_gpio_instance_ptr,2,0xffffffff);
XGpio_DiscreteWrite(&pl_gpio_instance_ptr,2,0x00000000);
总结
这三种GPIO的配置有相同的地方和不同的地方，不同的地方主要是由GPIO所归属的物理位置不同导致，由于物理位置不同进行额外配置在PL端。而在PS端其实需要修改的很少。因此在SDK上进行IO操作是相对灵活且简单的。