内容介绍

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。

作者介绍

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。

作品目录

Foreword前言第一部分　基础篇第1章　初试ZedBoard/21.1　GPIO LED动手玩/21.1.1　拷贝SD卡/21.1.2　跳线与外设连接/21.1.3　演示操作/21.2　Linaro Ubuntu动手玩/31.2.1　SD卡分区/31.2.2　文件拷贝（FAT/EXT）/61.2.3　外设连接/61.2.4　可演示的效果/7第2章　Zynq平台介绍/92.1　7系列FPGA简介/92.2　Zynq-7000 AP SoC体系简介/12第3章　ZedBoard开发环境/153.1　ZedBoard的板载外设/153.1.1　LED/153.1.2　按键/163.1.3　开关/163.1.4　OLED/173.1.5　USB接口/183.1.6　音频接口/203.1.7　VGA接口/213.1.8　HDMI接口/223.1.9　10/100/1000兆网口/233.2　ZedBoard的扩展外设/253.2.1　外扩PMod插座/253.2.2　外扩FMC插槽/273.2.3　外扩AMS插座/28第4章　开发工具链/294.1　可编程逻辑开发工具链/294.1.1　PlanAhead/294.1.2　Xilinx Platform Studio/314.2　软件开发工具链/344.2.1　Xilinx Software Development Kit/344.2.2　交叉编译工具链/354.3　软硬件调试工具/364.3.1　ChipScope Pro/364.3.2　GDB与GDBserver/38第5章　Zynq体系结构/405.1　应用处理器单元（APU）/405.1.1　ARM Cortex A9处理器/405.1.2　侦听控制单元（SCU）/435.1.3　L2高速缓存/445.1.4　APU接口/445.2　通用外设/465.2.1　通用IO（GPIO）/465.2.2　SPI接口/495.2.3　UART接口/515.2.4　计时器/545.2.5　USB控制器/575.2.6　DDR控制器/585.3　数字逻辑设计/595.3.1　可编程逻辑“外设”（PL）/595.3.2　XADC/615.3.3　PCIe/625.4　MIO/EMIO/63第6章　系统级信号/666.1　电源管理/666.2　Clock信号/676.2.1　CPU时钟域/686.2.2　DDR时钟域/696.2.3　基本的时钟分支结构/696.2.4　I/O外设（IOP）时钟/706.2.5　PL时钟/726.2.6　其他时钟/726.3　复位系统/736.4　JTAG/756.5　中断处理/76第7章　Zynq启动与配置/787.1　Zynq启动过程简介/787.2　外部启动条件/797.2.1　电源要求/797.2.2　时钟要求/797.2.3　复位要求/797.2.4　启动引脚设置/807.3　BootROM/807.3.1　BootROM的作用/807.3.2　BootROM的特点/817.3.3　BootROM后的状态/827.4　FSBL/827.5　SSBL/847.6　Linux启动过程/847.7　Secure Boot/86第8章　面向软件工程师的逻辑设计/878.1　FPGA硬件加速原理/878.1.1　以空间换时间/878.1.2　以存储器换门电路/898.1.3　以IP集成换生产力/908.2　部分动态可重配置于Zynq/93第9章　ZedBoard入门/959.1　UART和GPIO控制/959.1.1　UART和GPIO接口/959.1.2　硬件设计过程/969.1.3　软件设计过程/1069.2　硬件/软件调试方法/1129.2.1　ChipScope IP Core/1129.2.2　SDK Gdb使用/1159.3　搭建你的单板计算机（Single Board Computer)/1179.3.1　搭建系统环境/1189.3.2　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/12610.1　QEMU介绍/12610.2　编译QEMU源码/12610.2.1　下载QEMU源码/12610.2.2　配置QEMU/12710.2.3　QEMU所依赖的库文件/12710.2.4　编译QEMU/12710.3　启动QEMU/12710.4　QEMU中的嵌入式Linux/12810.5　商业版虚拟平台/131第11章　PL和PS的接口技术详解/13211.1　PL和PS的接口/13211.1.1　AXI接口简介/13311.1.2　AXI Interconnect/13411.2　Zynq的内部连接/13711.2.1　AXI_HP/13911.2.2　AXI_GP/14011.2.3　AXI_ACP/14011.3　PL和存储器系统性能概述/14211.3.1　接口理论带宽/14211.3.2　DDR控制器的吞吐率及其效率/14311.3.3　内部互连吞吐量瓶颈/14311.3.4　如何选择PL的接口/144第12章　基于Zynq的软硬件协同设计/14912.1　多核处理器架构简介/14912.1.1　什么是多核处理器/14912.1.2　多核处理器发展的动机和优势/15012.1.3　同构、异构多核架构的优点和挑战/15212.2　软硬件协同设计方法论/15212.2.1　什么是软硬件协同设计/15212.2.2　软硬件协同设计发展的动机和优势/15212.2.3　软硬件协同设计的基本流程/15312.2.4　基于Xilinx工具的软硬件协同设计简介/15412.3　高层次综合/15412.3.1　高层次综合综述/15412.3.2　高层次综合发展的动机与优势/15512.3.3　Xilinx AutoESL工具简介/15612.4　基于Xilinx Zynq的软硬件协同设计实例/15712.4.1　功能简介/15712.4.2　设计流程简介/15712.4.3　实验结果与验证/165第13章　Zynq开发实战/16613.1　用户IP设计/16613.1.1　用户IPcore介绍/16613.1.2　用户IPcore设计/16713.2　嵌入式Linux设备驱动开发/18013.2.1　设备驱动开发介绍/18013.2.2　驱动程序的加载与卸载/18113.2.3　sys文件系统简介/18113.2.4　PWM模块驱动程序/18213.2.5　PWM驱动程序编译与测试/18413.3　构建嵌入式Linux系统/18613.3.1　搭建系统环境/18613.3.2　编译u-boot/18613.3.3　编译内核与设备树/18713.3.4　制作根文件系统/18813.3.5　启动嵌入式Linux/19213.4　HDMI设计/19313.4.1　HDMI传输原理/19313.4.2　ADV7511芯片的相关控制信号/19513.4.3　设计过程/19813.5　OpenCV移植/20313.5.1　开发环境准备/20313.5.2　配置cmake/20313.5.3　OpenCV编译与安装/20513.5.4　OpenCV移植与ZedBoard测试/20613.6　基于OpenCV的树叶识别系统/20713.6.1　项目总览/20813.6.2　图像采集/20813.6.3　预处理/20913.6.4　特征提取/21113.6.5　分类决策/21613.6.6　总结/21913.7　基于OpenCV的人脸识别系统/22013.7.1　系统综述/22013.7.2　基于Haar特征和Adaboost算法的人脸检测/22013.7.3　系统设计与实现/22213.7.4　总结/22613.8　嵌入式Web服务器的移植与搭建/22613.8.1　嵌入式Web服务器介绍/22613.8.2　Boa服务器移植与配置/22813.8.3　Boa服务器部署与测试/23013.9　嵌入式网络摄像机的移植与搭建/23313.9.1　嵌入式网络摄像机/23313.9.2　mjpg-streamer的移植与架设/23413.10　FreeRTOS实时操作系统的应用/23813.10.1　FreeRTOS介绍/23813.10.2　FreeRTOS与ucOS-Ⅱ的比较/23913.10.3　FreeRTOS在Zynq上的应用实例与分析/23913.10.4　基于FreeRTOS的Lwip/25013.11　XADC的使用/25013.11.1　建立硬件工程/25213.11.2　软件工程设计/25313.11.3　程序分析/25513.12　基于Zynq的部分可重配置/25613.12.1　可重配置系统介绍/25613.12.2　可重配置的开发流程/25713.12.3　小结/26513.13　在Zynq上搭建Android简介/265第14章　系统级设计案例/26614.1　电机控制系统/26614.1.1　双闭环控制器理论/26614.1.2　双闭环系统/26714.1.3　双闭环控制IP核说明/27214.1.4　硬件实现过程/27514.1.5　软件实现过程/28514.1.6　硬件平台测试/28614.2　智能家庭健康平台/28714.2.1　智能家庭健康平台简介/28714.2.2　EKG AFE模块硬件设计/28714.2.3　Night EKG Controller IP设计/29214.2.4　建立可运行Linux的完整系统/29514.2.5　Night EKG Controller的Linux驱动设计/29714.2.6　基于Qt的图形用户界面设计/29914.2.7　在ZedBoard上运行Qt程序/30814.2.8　实现软件开机自动运行/31014.3　高性能视频处理系统设计/31114.3.1　系统架构/31214.3.2　硬件架构设计/31314.3.3　软件架构设计/31614.3.4　利用Vivado HLS实现Sobel滤波硬件/31814.3.5　使系统在ZedBoard上运行/32014.4　智能小车系统开发/32014.4.1　智能小车系统结构/32014.4.2　运动控制设计/32314.4.3　Linux系统应用程序设计/32614.4.4　智能小车平台的后续拓展/333第15章　如何获取资料和帮助/33415.1　如何获取Xilinx的技术文档/33415.1.1　DocNav介绍/33415.1.2　DocNav使用案例/33415.2　如何找到Zynq开发资料/33615.2.1　如何获取本书的最新例程/33615.2.2　如何获取Zynq开发资料/33715.2.3　如何获取ZedBoard文档与例程/33715.3　Xilinx网站资源导读/33815.3.1　序/33815.3.2　Xilinx软件介绍/33815.3.3　软件版本和软件更新/34015.3.4　软件教程/34115.3.5　硬件资料/34315.3.6　参考资源/34315.3.7　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