亚当泰勒玩转MicroZed连载35：用MicroZed驱动Adafruit RGB NeoPixel LED阵列（第6节）

我们已经完成了以下工作：设计Adafruit NeoPixel LED驱动器、把它集成到Vivado框图中以及和系统的其它部分相连接，现在，我们需要思考一下将要采用什么样的验证方案，也就是说，我们需要做哪些测试来证明这个设计可以成功的工作？通常情况下，这个阶段的复杂程度要超过设计本身。

这是一个相当简单的设计案例，所以我将要采用的验证方案需要完成以下任务：
1. 验证MicroZed、I/O载体板卡以及NeoPixel阵列之间的硬件接口。
2. 使用VHDL仿真器对NeoPixel驱动器进行仿真。
3. 开发测试软件对BRAM所有的地址进行读写操作，保证PS（处理器系统）能够正确地访问存储器。
4. 开发测试软件去驱动阵列中的第一个NeoPixel，验证NeoPixel驱动器的功能，然后使用示波器验证发送到NeoPixel阵列的时序波形。
5. 开发测试软件去驱动NeoPixel阵列中不同位置上的一些像素点（比如阵列中的第二个像素点、中间的像素点以及最后的像素点）。
6. 使用一个终端程序去验证最终版本的软件是否能对正确的命令、错误的命令以及乱序的命令等做出正确的反应。
7. 使用一个开发好的GUI来执行最终的功能验证，保证最终的设计可以按照最初的说明那样进行工作。

上面的这些步骤可能看起来比较复杂。然而，在许多类似这个简单应用的情况下，实现起来相对来说是比较简单的。

通常情况下，任何测试的第一要素就是要保证硬件能正确工作。（参见我在Xcell第82期发表的文章“设计一个FPGA硬件的基本要素”，以及第85期的文章“进行硬件设计的一种无痛的方法”）。使用MicroZed系统带来的一个好处是，Zynq SoC中的底层硬件、MicroZed板以及MicroZed I/O载体板卡其本身都是验证成熟的，这就减少了需要用在系统测试上的时间，可以开始验证我们的功能需求。（但是，这并不意味这我们将正确地实现SoC的功能）

在开始验证过程（上面的第1点）之前，我们还需要在硬件层次上去验证下面几个方面：
1. 从IO载体板卡的PMOD连接器输出到NeoPixel的信号的正确性：最好是在MicoZed板没有上电的时候，使用万用表去测量。我们一定要保证NeoPixel阵列的VCC和GND信号是正确连接的。

2. 用于对NeoPixel阵列进行驱动和供电的IO bank的电压设置正确性：这也可以简单地用万用表来测量电压是否是3.3V。

3. 当我们证明了物理连接和电源连接后，一个不错的想法是把MicroZed板子上电，用万用表检查NeoPixel阵列供电的稳定性。

3v3 Bank 35供电测试点

我上一篇博文主要讲的是设计NeoPixel驱动器以及使用ModelSim来对其进行仿真，这已经完成了验证方案中第2点描述的内容，这样就可以进行到第3点：验证Zynq SoC的PS和PL的功能性能以及它们两者之间的交互。

因为我们这许多周—35周，一直在使用MicroZed PS设计，我很有信心把PS正确配置成从SD卡进行boot，以及从DDR RAM执行程序。然而，在这个系列博文中，这是第一次使用BRAM控制器和BRAM，这也是为什么我要开发测试软件来保证PS能正确地对存储器进行读写的原因。

对驱动NeoPixel阵列的系统能力的测试，到了验证方案的第4和第5点时，已经基本成型了。这两点有着密切的联系，是一个测试到另一个测试的自然演进。第一个测试软件仅仅对一个NeoPixel进行写操作并检查时序，我在示波器上看到的波形与VHDL仿真产生的波形具有对应关系，并且NeoPixel能用正确的颜色点亮。测试成功。

然后我修改了这个测试代码，用全色度的红、绿和蓝去驱动一个像素点，保证驱动器能够正确地设置像素点的颜色。一旦一个像素点可以被驱动，这个程序就很容易修改成用不同颜色驱动特定的像素点，这个是测试控制器能够正确地驱动LED条上一个特定的像素点。最后，把测试软件修改成在相同时间，把LED条上所有的像素点都驱动成同样的颜色，在这个测试中，我选择使用白色，因为这个颜色需要打开NeoPixel阵列中所有红色、绿色以及蓝色的LED，因此，可以保证从I/O载体板卡驱动过来的最大电流能够支持这个LED条工作。

当这一系列测试结束时，我们有信心能够驱动NeoPixel阵列。然而，我们还没有验证将要用来控制NeoPixel颜色设置的命令接口，我将在下一篇博文中描述测试方案中最后两点关于串行接口和GUI的测试步骤，在文章中，我将要介绍一个简单的串行通信协议，我将要用它来实现对Zynq SoC PS和PL NeoPixel驱动器的控制。

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