嵌入式系统软硬件协同设计实战指南 基于Xilinx Zynq【2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载】

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第一部分 基础篇2

第1章 初试ZedBoard2

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 LED15

3.1.2 按键16

3.1.3 开关16

3.1.4 OLED17

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 PlanAhead29

4.1.2 Xilinx Platform Studio31

4.2 软件开发工具链34

4.2.1 Xilinx Software Development Kit34

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 Pro36

4.3.2 GDB与GDBserver38

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 XADC61

5.3.3 PCIe62

5.4 MIO/EMIO63

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 JTAG75

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 BootROM80

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 FSBL82

7.5 SSBL84

7.6 Linux启动过程84

7.7 Secure Boot86

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Zynq93

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 Core112

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126

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QEMU127

10.2.3 QEMU所依赖的库文件127

10.2.4 编译QEMU127

10.3 启动QEMU127

10.4 QEMU中的嵌入式Linux128

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 Interconnect134

11.2 Zynq的内部连接137

11.2.1 AXI_HP139

11.2.2 AXI_GP140

11.2.3 AXI_ACP140

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Xihnx 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-boot186

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Linux192

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cmake203

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Lwip250

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