嵌入式系统软硬件协同设计实战指南

本书由浅入深，由基础知识到实战案例向读者系统阐述了如何利用Zynq平台进行嵌入式系统以及软硬件协同设计的开发。本书分为基础篇与进阶篇两部分，基础篇中介绍了Zynq器件、ZedBoard，并配有简单入门实验，同时针对软件开发人员增设了FPGA硬件加速等内容。在进阶篇中介绍了利用Zynq进行软硬件协同设计，同时对处理器与可编程逻辑接口等技术进行了详细剖析。本书提供了20个详细的设计案例，涵盖了硬件板卡、FPGA逻辑、Linux驱动、Linux操作系统、上层应用、软硬件协同设计等Zynq开发中可能遇到的各个方面的知识，并在最后将前述独立案例整合为4个系统案例。本书重点突出实战，以案例为指导，配合介绍相关参考文档，协助读者尽快掌握在Zynq上进行各项设计的方法。

本书可作为Zynq初学者、软硬件协同设计开发人员的参考用书，亦可作为大专院校嵌入式系统设计、片上...

(展开全部)

本书由浅入深，由基础知识到实战案例向读者系统阐述了如何利用Zynq平台进行嵌入式系统以及软硬件协同设计的开发。本书分为基础篇与进阶篇两部分，基础篇中介绍了Zynq器件、ZedBoard，并配有简单入门实验，同时针对软件开发人员增设了FPGA硬件加速等内容。在进阶篇中介绍了利用Zynq进行软硬件协同设计，同时对处理器与可编程逻辑接口等技术进行了详细剖析。本书提供了20个详细的设计案例，涵盖了硬件板卡、FPGA逻辑、Linux驱动、Linux操作系统、上层应用、软硬件协同设计等Zynq开发中可能遇到的各个方面的知识，并在最后将前述独立案例整合为4个系统案例。本书重点突出实战，以案例为指导，配合介绍相关参考文档，协助读者尽快掌握在Zynq上进行各项设计的方法。

本书可作为Zynq初学者、软硬件协同设计开发人员的参考用书，亦可作为大专院校嵌入式系统设计、片上系统设计、可编程逻辑器件等相关专业的教师和学生的参考用书。

陆佳华，开源硬件社区Openhw.org资深版主，Xilinx高级应用工程师，现任职于Xilinx全球大学计划部，主要负责Xilinx全球大学相关的参考设计开发，技术推广、支持。陆佳华2006年毕业于西安交通大学并获得硕士学位。2006年加入Xilinx公司后任产品应用工程师，主要负责FPGA上的嵌入式系统设计，以太网设计，内存控制器设计等方向技术支持。陆佳华著有《零存整取-NetFPGA开发指南》一书。

江舟，开源硬件社区Openhw.org的资深版主，浙江大学硕士研究生，现为Xilinx全球大学计划部实习生，主要参与Zynq上的软件开发。江舟是美信DIY大赛的主要技术支持者之一，并担任Xilinx开源硬件大赛的技术支持。

马岷，开源硬件社区Openhw.org的资深版主，浙江大学硕士研究生，现为Xilinx全球大学计划部实习生，主要参与Zynq上...

(展开全部)

陆佳华，开源硬件社区Openhw.org资深版主，Xilinx高级应用工程师，现任职于Xilinx全球大学计划部，主要负责Xilinx全球大学相关的参考设计开发，技术推广、支持。陆佳华2006年毕业于西安交通大学并获得硕士学位。2006年加入Xilinx公司后任产品应用工程师，主要负责FPGA上的嵌入式系统设计，以太网设计，内存控制器设计等方向技术支持。陆佳华著有《零存整取-NetFPGA开发指南》一书。

江舟，开源硬件社区Openhw.org的资深版主，浙江大学硕士研究生，现为Xilinx全球大学计划部实习生，主要参与Zynq上的软件开发。江舟是美信DIY大赛的主要技术支持者之一，并担任Xilinx开源硬件大赛的技术支持。

马岷，开源硬件社区Openhw.org的资深版主，浙江大学硕士研究生，现为Xilinx全球大学计划部实习生，主要参与Zynq上的硬件开发。马岷是美信DIY大赛的主要技术支持者之一，并担任Xilinx开源硬件大赛的技术支持。

Foreword
前言
第一部分　基础篇
第1章　初试ZedBoard/2
1.1　GPIO LED动手玩/2
1.1.1　拷贝SD卡/2
· · · · · · (更多)

Foreword
前言
第一部分　基础篇
第1章　初试ZedBoard/2
1.1　GPIO LED动手玩/2
1.1.1　拷贝SD卡/2
1.1.2　跳线与外设连接/2
1.1.3　演示操作/2
1.2　Linaro Ubuntu动手玩/3
1.2.1　SD卡分区/3
1.2.2　文件拷贝（FAT/EXT）/6
1.2.3　外设连接/6
1.2.4　可演示的效果/7
第2章　Zynq平台介绍/9
2.1　7系列FPGA简介/9
2.2　Zynq-7000 AP SoC体系简介/12
第3章　ZedBoard开发环境/15
3.1　ZedBoard的板载外设/15
3.1.1　LED/15
3.1.2　按键/16
3.1.3　开关/16
3.1.4　OLED/17
3.1.5　USB接口/18
3.1.6　音频接口/20
3.1.7　VGA接口/21
3.1.8　HDMI接口/22
3.1.9　10/100/1000兆网口/23
3.2　ZedBoard的扩展外设/25
3.2.1　外扩PMod插座/25
3.2.2　外扩FMC插槽/27
3.2.3　外扩AMS插座/28
第4章　开发工具链/29
4.1　可编程逻辑开发工具链/29
4.1.1　PlanAhead/29
4.1.2　Xilinx Platform Studio/31
4.2　软件开发工具链/34
4.2.1　Xilinx Software Development Kit/34
4.2.2　交叉编译工具链/35
4.3　软硬件调试工具/36
4.3.1　ChipScope Pro/36
4.3.2　GDB与GDBserver/38
第5章　Zynq体系结构/40
5.1　应用处理器单元（APU）/40
5.1.1　ARM Cortex A9处理器/40
5.1.2　侦听控制单元（SCU）/43
5.1.3　L2高速缓存/44
5.1.4　APU接口/44
5.2　通用外设/46
5.2.1　通用IO（GPIO）/46
5.2.2　SPI接口/49
5.2.3　UART接口/51
5.2.4　计时器/54
5.2.5　USB控制器/57
5.2.6　DDR控制器/58
5.3　数字逻辑设计/59
5.3.1　可编程逻辑“外设”（PL）/59
5.3.2　XADC/61
5.3.3　PCIe/62
5.4　MIO/EMIO/63
第6章　系统级信号/66
6.1　电源管理/66
6.2　Clock信号/67
6.2.1　CPU时钟域/68
6.2.2　DDR时钟域/69
6.2.3　基本的时钟分支结构/69
6.2.4　I/O外设（IOP）时钟/70
6.2.5　PL时钟/72
6.2.6　其他时钟/72
6.3　复位系统/73
6.4　JTAG/75
6.5　中断处理/76
第7章　Zynq启动与配置/78
7.1　Zynq启动过程简介/78
7.2　外部启动条件/79
7.2.1　电源要求/79
7.2.2　时钟要求/79
7.2.3　复位要求/79
7.2.4　启动引脚设置/80
7.3　BootROM/80
7.3.1　BootROM的作用/80
7.3.2　BootROM的特点/81
7.3.3　BootROM后的状态/82
7.4　FSBL/82
7.5　SSBL/84
7.6　Linux启动过程/84
7.7　Secure Boot/86
第8章　面向软件工程师的逻辑设计/87
8.1　FPGA硬件加速原理/87
8.1.1　以空间换时间/87
8.1.2　以存储器换门电路/89
8.1.3　以IP集成换生产力/90
8.2　部分动态可重配置于Zynq/93
第9章　ZedBoard入门/95
9.1　UART和GPIO控制/95
9.1.1　UART和GPIO接口/95
9.1.2　硬件设计过程/96
9.1.3　软件设计过程/106
9.2　硬件/软件调试方法/112
9.2.1　ChipScope IP Core/112
9.2.2　SDK Gdb使用/115
9.3　搭建你的单板计算机（Single Board Computer)/117
9.3.1　搭建系统环境/118
9.3.2　准备工作/118
第二部分　进阶篇
第10章　基于虚拟平台的Zynq开发/126
10.1　QEMU介绍/126
10.2　编译QEMU源码/126
10.2.1　下载QEMU源码/126
10.2.2　配置QEMU/127
10.2.3　QEMU所依赖的库文件/127
10.2.4　编译QEMU/127
10.3　启动QEMU/127
10.4　QEMU中的嵌入式Linux/128
10.5　商业版虚拟平台/131
第11章　PL和PS的接口技术详解/132
11.1　PL和PS的接口/132
11.1.1　AXI接口简介/133
11.1.2　AXI Interconnect/134
11.2　Zynq的内部连接/137
11.2.1　AXI_HP/139
11.2.2　AXI_GP/140
11.2.3　AXI_ACP/140
11.3　PL和存储器系统性能概述/142
11.3.1　接口理论带宽/142
11.3.2　DDR控制器的吞吐率及其效率/143
11.3.3　内部互连吞吐量瓶颈/143
11.3.4　如何选择PL的接口/144
第12章　基于Zynq的软硬件协同设计/149
12.1　多核处理器架构简介/149
12.1.1　什么是多核处理器/149
12.1.2　多核处理器发展的动机和优势/150
12.1.3　同构、异构多核架构的优点和挑战/152
12.2　软硬件协同设计方法论/152
12.2.1　什么是软硬件协同设计/152
12.2.2　软硬件协同设计发展的动机和优势/152
12.2.3　软硬件协同设计的基本流程/153
12.2.4　基于Xilinx工具的软硬件协同设计简介/154
12.3　高层次综合/154
12.3.1　高层次综合综述/154
12.3.2　高层次综合发展的动机与优势/155
12.3.3　Xilinx AutoESL工具简介/156
12.4　基于Xilinx Zynq的软硬件协同设计实例/157
12.4.1　功能简介/157
12.4.2　设计流程简介/157
12.4.3　实验结果与验证/165
第13章　Zynq开发实战/166
13.1　用户IP设计/166
13.1.1　用户IPcore介绍/166
13.1.2　用户IPcore设计/167
13.2　嵌入式Linux设备驱动开发/180
13.2.1　设备驱动开发介绍/180
13.2.2　驱动程序的加载与卸载/181
13.2.3　sys文件系统简介/181
13.2.4　PWM模块驱动程序/182
13.2.5　PWM驱动程序编译与测试/184
13.3　构建嵌入式Linux系统/186
13.3.1　搭建系统环境/186
13.3.2　编译u-boot/186
13.3.3　编译内核与设备树/187
13.3.4　制作根文件系统/188
13.3.5　启动嵌入式Linux/192
13.4　HDMI设计/193
13.4.1　HDMI传输原理/193
13.4.2　ADV7511芯片的相关控制信号/195
13.4.3　设计过程/198
13.5　OpenCV移植/203
13.5.1　开发环境准备/203
13.5.2　配置cmake/203
13.5.3　OpenCV编译与安装/205
13.5.4　OpenCV移植与ZedBoard测试/206
13.6　基于OpenCV的树叶识别系统/207
13.6.1　项目总览/208
13.6.2　图像采集/208
13.6.3　预处理/209
13.6.4　特征提取/211
13.6.5　分类决策/216
13.6.6　总结/219
13.7　基于OpenCV的人脸识别系统/220
13.7.1　系统综述/220
13.7.2　基于Haar特征和Adaboost算法的人脸检测/220
13.7.3　系统设计与实现/222
13.7.4　总结/226
13.8　嵌入式Web服务器的移植与搭建/226
13.8.1　嵌入式Web服务器介绍/226
13.8.2　Boa服务器移植与配置/228
13.8.3　Boa服务器部署与测试/230
13.9　嵌入式网络摄像机的移植与搭建/233
13.9.1　嵌入式网络摄像机/233
13.9.2　mjpg-streamer的移植与架设/234
13.10　FreeRTOS实时操作系统的应用/238
13.10.1　FreeRTOS介绍/238
13.10.2　FreeRTOS与ucOS-Ⅱ的比较/239
13.10.3　FreeRTOS在Zynq上的应用实例与分析/239
13.10.4　基于FreeRTOS的Lwip/250
13.11　XADC的使用/250
13.11.1　建立硬件工程/252
13.11.2　软件工程设计/253
13.11.3　程序分析/255
13.12　基于Zynq的部分可重配置/256
13.12.1　可重配置系统介绍/256
13.12.2　可重配置的开发流程/257
13.12.3　小结/265
13.13　在Zynq上搭建Android简介/265
第14章　系统级设计案例/266
14.1　电机控制系统/266
14.1.1　双闭环控制器理论/266
14.1.2　双闭环系统/267
14.1.3　双闭环控制IP核说明/272
14.1.4　硬件实现过程/275
14.1.5　软件实现过程/285
14.1.6　硬件平台测试/286
14.2　智能家庭健康平台/287
14.2.1　智能家庭健康平台简介/287
14.2.2　EKG AFE模块硬件设计/287
14.2.3　Night EKG Controller IP设计/292
14.2.4　建立可运行Linux的完整系统/295
14.2.5　Night EKG Controller的Linux驱动设计/297
14.2.6　基于Qt的图形用户界面设计/299
14.2.7　在ZedBoard上运行Qt程序/308
14.2.8　实现软件开机自动运行/310
14.3　高性能视频处理系统设计/311
14.3.1　系统架构/312
14.3.2　硬件架构设计/313
14.3.3　软件架构设计/316
14.3.4　利用Vivado HLS实现Sobel滤波硬件/318
14.3.5　使系统在ZedBoard上运行/320
14.4　智能小车系统开发/320
14.4.1　智能小车系统结构/320
14.4.2　运动控制设计/323
14.4.3　Linux系统应用程序设计/326
14.4.4　智能小车平台的后续拓展/333
第15章　如何获取资料和帮助/334
15.1　如何获取Xilinx的技术文档/334
15.1.1　DocNav介绍/334
15.1.2　DocNav使用案例/334
15.2　如何找到Zynq开发资料/336
15.2.1　如何获取本书的最新例程/336
15.2.2　如何获取Zynq开发资料/337
15.2.3　如何获取ZedBoard文档与例程/337
15.3　Xilinx网站资源导读/338
15.3.1　序/338
15.3.2　Xilinx软件介绍/338
15.3.3　软件版本和软件更新/340
15.3.4　软件教程/341
15.3.5　硬件资料/343
15.3.6　参考资源/343
15.3.7　问题解决/344
附录A　Xilinx开发套件版本14.1到14.3的主要升级变化/346
参考资料/353
· · · · · · (收起)