Xilinx Zynq-7000嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教程

目錄
前言
第1章 Xilinx Zynq-7000 SoC概述 1
1.1 嵌入式系統(tǒng)簡(jiǎn)介 1
1.2 片上系統(tǒng)的發(fā)展 4
1.3 Zynq AP SoC系統(tǒng) 5
1.3.1 Zynq-7000 SoC簡(jiǎn)化模型 5
1.3.2 嵌入式SoC設(shè)計(jì) 6
1.4 Zynq-7000 SoC產(chǎn)品分類及資源 7
1.5 Zynq-7000 SoC功能和結(jié)構(gòu) 8
1.5.1 Zynq-7000 SoC的功能 8
1.5.2 Zynq-7000 SoC處理系統(tǒng) 9
1.5.3 Zynq-7000 SoC可編程邏輯的構(gòu)成 11
1.5.4 Zynq-7000 SoC內(nèi)部的互聯(lián)結(jié)構(gòu) 13
第2章 Zynq開發(fā)方法與開發(fā)流程 15
2.1 Zynq-7000 SoC開發(fā)流程 15
2.2 基于Vivado和SDK設(shè)計(jì)的開發(fā)流程 19
2.2.1 加載開發(fā)板的板載文件 19
2.2.2 使用Vivado創(chuàng)建硬件工程 19
2.2.3 使用SDK開發(fā)軟件 32
2.2.4 知識(shí)與實(shí)驗(yàn)拓展 37
2.3 Zynq的啟動(dòng)流程和啟動(dòng)鏡像文件制作方法 39
2.3.1 Zynq-7000 SoC啟動(dòng)流程 39
2.3.2 啟動(dòng)文件的生成與下載 40
2.3.3 復(fù)習(xí)與拓展 46
2.4 Zynq開發(fā)流程總結(jié) 47
第3章 GPIO原理及應(yīng)用實(shí)現(xiàn) 49
3.1 GPIO原理 49
3.1.1 GPIO接口及功能 49
3.1.2 Zynq GPIO的相關(guān)寄存器配置 50
3.1.3 GPIO編程實(shí)例 52
3.2 GPIO實(shí)驗(yàn)案例 61
3.2.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo) 61
3.2.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 61
3.2.3 實(shí)驗(yàn)流程與步驟 61
3.3 實(shí)驗(yàn)要求與驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn) 73
3.4 實(shí)驗(yàn)拓展 74
第4章 Zynq中斷與定時(shí)技術(shù) 75
4.1 中斷技術(shù) 75
4.1.1 中斷原理 76
4.1.2 Zynq中斷體系結(jié)構(gòu) 77
4.1.3 中斷程序設(shè)計(jì) 81
4.2 Zynq定時(shí)器技術(shù) 85
4.2.1 私有定時(shí)器和私有看門狗定時(shí)器 86
4.2.2 全局定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 87
4.2.3 系統(tǒng)看門狗定時(shí)器 88
4.2.4 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 89
4.2.5 定時(shí)程序設(shè)計(jì) 91
4.3 Zynq中斷與定時(shí)實(shí)驗(yàn)案例 94
4.3.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo) 94
4.3.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 94
4.3.3 實(shí)驗(yàn)流程與步驟 94
4.4 實(shí)驗(yàn)要求與驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn) 102
4.5 實(shí)驗(yàn)拓展 102
第5章 用戶自定義IP核設(shè)計(jì) 103
5.1 IP核概述 103
5.2 IP核設(shè)計(jì)方法 104
5.3 自定義IP核實(shí)驗(yàn)案例 105
5.3.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo) 105
5.3.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 105
5.3.3 實(shí)驗(yàn)流程與步驟 105
5.4 實(shí)驗(yàn)要求與驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn) 124
5.5 實(shí)驗(yàn)拓展 124
第6章 Zynq調(diào)試技術(shù)及軟硬件系統(tǒng)調(diào)試 125
6.1 ILA核簡(jiǎn)介 125
6.2 VIO核簡(jiǎn)介 127
6.3 構(gòu)建協(xié)同調(diào)試硬件系統(tǒng)和軟件工程 129
6.3.1 硬件系統(tǒng)構(gòu)建 129
6.3.2 軟件工程創(chuàng)建 135
6.4 軟硬件協(xié)同調(diào)試 137
第7章 外設(shè)模塊結(jié)構(gòu)和功能 144
7.1 SD/SDIO外設(shè)控制器 144
7.2 吉比特以太網(wǎng)控制器 146
7.3 UART控制器 149
7.4 I2C控制器 152
7.4.1 I2C概述 152
7.4.2 I2C控制器的功能 153
7.5 Zynq-7000 SoC內(nèi)置XADC原理及實(shí)現(xiàn) 156
7.5.1 XADC結(jié)構(gòu) 156
7.5.2 XADC工作模式 158
7.5.3 XADC IP核結(jié)構(gòu) 161
7.5.4 XADC應(yīng)用實(shí)例 162
第8章 Linux操作系統(tǒng)的移植和驅(qū)動(dòng)技術(shù) 168
8.1 概述 168
8.2 使用PetaLinux工具配置Linux系統(tǒng) 168
8.2.1 準(zhǔn)備Vivado工程 168
8.2.2 建立PetaLinux工程 169
8.2.3 配置Linux內(nèi)核 175
8.2.4 配置根文件系統(tǒng) 177
8.2.5 編譯內(nèi)核 177
8.2.6 生成BOOT文件 178
8.2.7 測(cè)試Linux系統(tǒng) 179
8.3 Linux系統(tǒng)常用命令簡(jiǎn)介 180
8.4 Linux Xilinx GPIO 驅(qū)動(dòng)技術(shù)簡(jiǎn)介 181
8.5 Linux系統(tǒng)下GPIO 驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)案例 184
8.6 Linux系統(tǒng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)技術(shù) 186
8.6.1 I2C設(shè)備驅(qū)動(dòng) 187
8.6.2 Vivado工程設(shè)計(jì) 187
8.6.3 使用PetaLinux工具配置Linux系統(tǒng)及I2C驅(qū)動(dòng) 187
8.6.4 使用C語言程序控制I2C設(shè)備 195
8.6.5 運(yùn)行結(jié)果與拓展 197
第9章 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 198
9.1 系統(tǒng)功能描述 198
9.2 任務(wù)分析設(shè)計(jì) 199
9.2.1 系統(tǒng)使用的相關(guān)傳感器概述 200
9.2.2 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 205
9.2.3 軟件功能設(shè)計(jì) 206
9.3 軟硬件程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 210
9.3.1 使用Vivado創(chuàng)建硬件工程 210
9.3.2 使用SDK軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)功能 214
9.4 題目拓展 221
第10章 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與開發(fā)環(huán)境概述 222
10.1 硬件平臺(tái)概述 222
10.2 集成開發(fā)環(huán)境概述 224
參考文獻(xiàn) 226