嵌入式系統(tǒng)軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)實(shí)戰(zhàn)指南：基于Xilinx Zynq

Foreword
前言
第一部分　基礎(chǔ)篇
第1章　初試ZedBoard
1.1　GPIO LED動(dòng)手玩
1.1.1　拷貝SD卡
1.1.2　跳線與外設(shè)連接
1.1.3　演示操作
1.2　Linaro Ubuntu動(dòng)手玩
1.2.1　SD卡分區(qū)
1.2.2　文件拷貝（FATEXT）
1.2.3　外設(shè)連接
1.2.4　可演示的效果
第2章　Zynq平臺(tái)介紹
2.1　7系列FPGA簡(jiǎn)介
2.2　Zynq-7000 AP SoC體系簡(jiǎn)介
第3章　ZedBoard開(kāi)發(fā)環(huán)境
3.1　ZedBoard的板載外設(shè)
3.1.1　LED
3.1.2　按鍵
3.1.3　開(kāi)關(guān)
3.1.4　OLED
3.1.5　USB接口
3.1.6　音頻接口
3.1.7　VGA接口
3.1.8　HDMI接口
3.1.9　101001000兆網(wǎng)口
3.2　ZedBoard的擴(kuò)展外設(shè)
3.2.1　外擴(kuò)PMod插座
3.2.2　外擴(kuò)FMC插槽
3.2.3　外擴(kuò)AMS插座
第4章　開(kāi)發(fā)工具鏈
4.1　可編程邏輯開(kāi)發(fā)工具鏈
4.1.1　PlanAhead
4.1.2　Xilinx Platform Studio
4.2　軟件開(kāi)發(fā)工具鏈
4.2.1　Xilinx Software Development Kit
4.2.2　交叉編譯工具鏈
4.3　軟硬件調(diào)試工具
4.3.1　ChipScope Pro
4.3.2　GDB與GDBserver
第5章　Zynq體系結(jié)構(gòu)
5.1　應(yīng)用處理器單元（APU）
5.1.1　ARM Cortex A9處理器
5.1.2　偵聽(tīng)控制單元（SCU）
5.1.3　L2高速緩存
5.1.4　APU接口
5.2　通用外設(shè)
5.2.1　通用IO（GPIO）
5.2.2　SPI接口
5.2.3　UART接口
5.2.4　計(jì)時(shí)器
5.2.5　USB控制器
5.2.6　DDR控制器
5.3　數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)
5.3.1　可編程邏輯"外設(shè)"（PL）
5.3.2　XADC
5.3.3　PCIe
5.4　MIOEMIO
第6章　系統(tǒng)級(jí)信號(hào)
6.1　電源管理
6.2　Clock信號(hào)
6.2.1　CPU時(shí)鐘域
6.2.2　DDR時(shí)鐘域
6.2.3　基本的時(shí)鐘分支結(jié)構(gòu)
6.2.4　IO外設(shè)（IOP）時(shí)鐘
6.2.5　PL時(shí)鐘
6.2.6　其他時(shí)鐘
6.3　復(fù)位系統(tǒng)
6.4　JTAG
6.5　中斷處理
第7章　Zynq啟動(dòng)與配置
7.1　Zynq啟動(dòng)過(guò)程簡(jiǎn)介
7.2　外部啟動(dòng)條件
7.2.1　電源要求
7.2.2　時(shí)鐘要求
7.2.3　復(fù)位要求
7.2.4　啟動(dòng)引腳設(shè)置
7.3　BootROM
7.3.1　BootROM的作用
7.3.2　BootROM的特點(diǎn)
7.3.3　BootROM后的狀態(tài)
7.4　FSBL
7.5　SSBL
7.6　Linux啟動(dòng)過(guò)程
7.7　Secure Boot
第8章　面向軟件工程師的邏輯設(shè)計(jì)
8.1　FPGA硬件加速原理
8.1.1　以空間換時(shí)間
8.1.2　以存儲(chǔ)器換門(mén)電路
8.1.3　以IP集成換生產(chǎn)力
8.2　部分動(dòng)態(tài)可重配置于Zynq
第9章　ZedBoard入門(mén)
9.1　UART和GPIO控制
9.1.1　UART和GPIO接口
9.1.2　硬件設(shè)計(jì)過(guò)程
9.1.3　軟件設(shè)計(jì)過(guò)程
9.2　硬件軟件調(diào)試方法
9.2.1　ChipScope IP Core
9.2.2　SDK Gdb使用
9.3　搭建你的單板計(jì)算機(jī)（Single Board Computer)
9.3.1　搭建系統(tǒng)環(huán)境
9.3.2　準(zhǔn)備工作
第二部分　進(jìn)階篇
第10章　基于虛擬平臺(tái)的Zynq開(kāi)發(fā)
10.1　QEMU介紹
10.2　編譯QEMU源碼
10.2.1　下載QEMU源碼
10.2.2　配置QEMU
10.2.3　QEMU所依賴的庫(kù)文件
10.2.4　編譯QEMU
10.3　啟動(dòng)QEMU
10.4　QEMU中的嵌入式Linux
10.5　商業(yè)版虛擬平臺(tái)
第11章　PL和PS的接口技術(shù)詳解
11.1　PL和PS的接口
11.1.1　AXI接口簡(jiǎn)介
11.1.2　AXI Interconnect
11.2　Zynq的內(nèi)部連接
11.2.1　AXI_HP
11.2.2　AXI_GP
11.2.3　AXI_ACP
11.3　PL和存儲(chǔ)器系統(tǒng)性能概述
11.3.1　接口理論帶寬
11.3.2　DDR控制器的吞吐率及其效率
11.3.3　內(nèi)部互連吞吐量瓶頸
11.3.4　如何選擇PL的接口
第12章　基于Zynq的軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)
12.1　多核處理器架構(gòu)簡(jiǎn)介
12.1.1　什么是多核處理器
12.1.2　多核處理器發(fā)展的動(dòng)機(jī)和優(yōu)勢(shì)
12.1.3　同構(gòu)、異構(gòu)多核架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)和挑戰(zhàn)
12.2　軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)方法論
12.2.1　什么是軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)
12.2.2　軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)發(fā)展的動(dòng)機(jī)和優(yōu)勢(shì)
12.2.3　軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)的基本流程
12.2.4　基于Xilinx工具的軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介
12.3　高層次綜合
12.3.1　高層次綜合綜述
12.3.2　高層次綜合發(fā)展的動(dòng)機(jī)與優(yōu)勢(shì)
12.3.3　Xilinx AutoESL工具簡(jiǎn)介
12.4　基于Xilinx Zynq的軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)實(shí)例
12.4.1　功能簡(jiǎn)介
12.4.2　設(shè)計(jì)流程簡(jiǎn)介
12.4.3　實(shí)驗(yàn)結(jié)果與驗(yàn)證
第13章　Zynq開(kāi)發(fā)實(shí)戰(zhàn)
13.1　用戶IP設(shè)計(jì)
13.1.1　用戶IPcore介紹
13.1.2　用戶IPcore設(shè)計(jì)
13.2　嵌入式Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)
13.2.1　設(shè)備驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)介紹
13.2.2　驅(qū)動(dòng)程序的加載與卸載
13.2.3　sys文件系統(tǒng)簡(jiǎn)介
13.2.4　PWM模塊驅(qū)動(dòng)程序
13.2.5　PWM驅(qū)動(dòng)程序編譯與測(cè)試
13.3　構(gòu)建嵌入式Linux系統(tǒng)
13.3.1　搭建系統(tǒng)環(huán)境
13.3.2　編譯u-boot
13.3.3　編譯內(nèi)核與設(shè)備樹(shù)
13.3.4　制作根文件系統(tǒng)
13.3.5　啟動(dòng)嵌入式Linux
13.4　HDMI設(shè)計(jì)
13.4.1　HDMI傳輸原理
13.4.2　ADV7511芯片的相關(guān)控制信號(hào)
13.4.3　設(shè)計(jì)過(guò)程
13.5　OpenCV移植
13.5.1　開(kāi)發(fā)環(huán)境準(zhǔn)備
13.5.2　配置cmake
13.5.3　OpenCV編譯與安裝
13.5.4　OpenCV移植與ZedBoard測(cè)試
13.6　基于OpenCV的樹(shù)葉識(shí)別系統(tǒng)
13.6.1　項(xiàng)目總覽
13.6.2　圖像采集
13.6.3　預(yù)處理
13.6.4　特征提取
13.6.5　分類(lèi)決策
13.6.6　總結(jié)
13.7　基于OpenCV的人臉識(shí)別系統(tǒng)
13.7.1　系統(tǒng)綜述
13.7.2　基于Haar特征和Adaboost算法的人臉檢測(cè)
13.7.3　系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
13.7.4　總結(jié)
13.8　嵌入式Web服務(wù)器的移植與搭建
13.8.1　嵌入式Web服務(wù)器介紹
13.8.2　Boa服務(wù)器移植與配置
13.8.3　Boa服務(wù)器部署與測(cè)試
13.9　嵌入式網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的移植與搭建
13.9.1　嵌入式網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)
13.9.2　mjpg-streamer的移植與架設(shè)
13.10　FreeRTOS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的應(yīng)用
13.10.1　FreeRTOS介紹
13.10.2　FreeRTOS與ucOS-Ⅱ的比較
13.10.3　FreeRTOS在Zynq上的應(yīng)用實(shí)例與分析
13.10.4　基于FreeRTOS的Lwip
13.11　XADC的使用
13.11.1　建立硬件工程
13.11.2　軟件工程設(shè)計(jì)
13.11.3　程序分析
13.12　基于Zynq的部分可重配置
13.12.1　可重配置系統(tǒng)介紹
13.12.2　可重配置的開(kāi)發(fā)流程
13.12.3　小結(jié)
13.13　在Zynq上搭建Android簡(jiǎn)介
第14章　系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)案例
14.1　電機(jī)控制系統(tǒng)
14.1.1　雙閉環(huán)控制器理論
14.1.2　雙閉環(huán)系統(tǒng)
14.1.3　雙閉環(huán)控制IP核說(shuō)明
14.1.4　硬件實(shí)現(xiàn)過(guò)程
14.1.5　軟件實(shí)現(xiàn)過(guò)程
14.1.6　硬件平臺(tái)測(cè)試
14.2　智能家庭健康平臺(tái)
14.2.1　智能家庭健康平臺(tái)簡(jiǎn)介
14.2.2　EKG AFE模塊硬件設(shè)計(jì)
14.2.3　Night EKG Controller IP設(shè)計(jì)
14.2.4　建立可運(yùn)行Linux的完整系統(tǒng)
14.2.5　Night EKG Controller的Linux驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)
14.2.6　基于Qt的圖形用戶界面設(shè)計(jì)
14.2.7　在ZedBoard上運(yùn)行Qt程序
14.2.8　實(shí)現(xiàn)軟件開(kāi)機(jī)自動(dòng)運(yùn)行
14.3　高性能視頻處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)
14.3.1　系統(tǒng)架構(gòu)
14.3.2　硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)
14.3.3　軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)
14.3.4　利用Vivado HLS實(shí)現(xiàn)Sobel濾波硬件
14.3.5　使系統(tǒng)在ZedBoard上運(yùn)行
14.4　智能小車(chē)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)
14.4.1　智能小車(chē)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
14.4.2　運(yùn)動(dòng)控制設(shè)計(jì)
14.4.3　Linux系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)
14.4.4　智能小車(chē)平臺(tái)的后續(xù)拓展
第15章　如何獲取資料和幫助
15.1　如何獲取Xilinx的技術(shù)文檔
15.1.1　DocNav介紹
15.1.2　DocNav使用案例
15.2　如何找到Zynq開(kāi)發(fā)資料
15.2.1　如何獲取本書(shū)的最新例程
15.2.2　如何獲取Zynq開(kāi)發(fā)資料
15.2.3　如何獲取ZedBoard文檔與例程
15.3　Xilinx網(wǎng)站資源導(dǎo)讀
15.3.1　序
15.3.2　Xilinx軟件介紹
15.3.3　軟件版本和軟件更新
15.3.4　軟件教程
15.3.5　硬件資料
15.3.6　參考資源
15.3.7　問(wèn)題解決
附錄A　Xilinx開(kāi)發(fā)套件版本14.1到14.3的主要升級(jí)變化
參考資料