嵌入式系统软硬件协同设计实战指南

Foreword前言第一部分　基础篇第1章　初试ZedBoard1.1　GPIO LED动手玩1.1.1　拷贝SD卡1.1.2　跳线与外设连接1.1.3　演示操作1.2　Linaro Ubuntu动手玩1.2.1　SD卡分区1.2.2　文件拷贝（FATEXT）1.2.3　外设连接1.2.4　可演示的效果第2章　Zynq平台介绍2.1　7系列FPGA简介2.2　Zynq-7000 AP SoC体系简介第3章　ZedBoard开发环境3.1　ZedBoard的板载外设3.1.1　LED3.1.2　按键3.1.3　开关3.1.4　OLED3.1.5　USB接口3.1.6　音频接口3.1.7　VGA接口3.1.8　HDMI接口3.1.9　101001000兆网口3.2　ZedBoard的扩展外设3.2.1　外扩PMod插座3.2.2　外扩FMC插槽3.2.3　外扩AMS插座第4章　开发工具链4.1　可编程逻辑开发工具链4.1.1　PlanAhead4.1.2　Xilinx Platform Studio4.2　软件开发工具链4.2.1　Xilinx Software Development Kit4.2.2　交叉编译工具链4.3　软硬件调试工具4.3.1　ChipScope Pro4.3.2　GDB与GDBserver第5章　Zynq体系结构5.1　应用处理器单元（APU）5.1.1　ARM Cortex A9处理器5.1.2　侦听控制单元（SCU）5.1.3　L2高速缓存5.1.4　APU接口5.2　通用外设5.2.1　通用IO（GPIO）5.2.2　SPI接口5.2.3　UART接口5.2.4　计时器5.2.5　USB控制器5.2.6　DDR控制器5.3　数字逻辑设计5.3.1　可编程逻辑"外设"（PL）5.3.2　XADC5.3.3　PCIe5.4　MIOEMIO第6章　系统级信号6.1　电源管理6.2　Clock信号6.2.1　CPU时钟域6.2.2　DDR时钟域6.2.3　基本的时钟分支结构6.2.4　IO外设（IOP）时钟6.2.5　PL时钟6.2.6　其他时钟6.3　复位系统6.4　JTAG6.5　中断处理第7章　Zynq启动与配置7.1　Zynq启动过程简介7.2　外部启动条件7.2.1　电源要求7.2.2　时钟要求7.2.3　复位要求7.2.4　启动引脚设置7.3　BootROM7.3.1　BootROM的作用7.3.2　BootROM的特点7.3.3　BootROM后的状态7.4　FSBL7.5　SSBL7.6　Linux启动过程7.7　Secure Boot第8章　面向软件工程师的逻辑设计8.1　FPGA硬件加速原理8.1.1　以空间换时间8.1.2　以存储器换门电路8.1.3　以IP集成换生产力8.2　部分动态可重配置于Zynq第9章　ZedBoard入门9.1　UART和GPIO控制9.1.1　UART和GPIO接口9.1.2　硬件设计过程9.1.3　软件设计过程9.2　硬件软件调试方法9.2.1　ChipScope IP Core9.2.2　SDK Gdb使用9.3　搭建你的单板计算机（Single Board Computer)9.3.1　搭建系统环境9.3.2　准备工作第二部分　进阶篇第10章　基于虚拟平台的Zynq开发10.1　QEMU介绍10.2　编译QEMU源码10.2.1　下载QEMU源码10.2.2　配置QEMU10.2.3　QEMU所依赖的库文件10.2.4　编译QEMU10.3　启动QEMU10.4　QEMU中的嵌入式Linux10.5　商业版虚拟平台第11章　PL和PS的接口技术详解11.1　PL和PS的接口11.1.1　AXI接口简介11.1.2　AXI Interconnect11.2　Zynq的内部连接11.2.1　AXI_HP11.2.2　AXI_GP11.2.3　AXI_ACP11.3　PL和存储器系统性能概述11.3.1　接口理论带宽11.3.2　DDR控制器的吞吐率及其效率11.3.3　内部互连吞吐量瓶颈11.3.4　如何选择PL的接口第12章　基于Zynq的软硬件协同设计12.1　多核处理器架构简介12.1.1　什么是多核处理器12.1.2　多核处理器发展的动机和优势12.1.3　同构、异构多核架构的优点和挑战12.2　软硬件协同设计方法论12.2.1　什么是软硬件协同设计12.2.2　软硬件协同设计发展的动机和优势12.2.3　软硬件协同设计的基本流程12.2.4　基于Xilinx工具的软硬件协同设计简介12.3　高层次综合12.3.1　高层次综合综述12.3.2　高层次综合发展的动机与优势12.3.3　Xilinx AutoESL工具简介12.4　基于Xilinx Zynq的软硬件协同设计实例12.4.1　功能简介12.4.2　设计流程简介12.4.3　实验结果与验证第13章　Zynq开发实战13.1　用户IP设计13.1.1　用户IPcore介绍13.1.2　用户IPcore设计13.2　嵌入式Linux设备驱动开发13.2.1　设备驱动开发介绍13.2.2　驱动程序的加载与卸载13.2.3　sys文件系统简介13.2.4　PWM模块驱动程序13.2.5　PWM驱动程序编译与测试13.3　构建嵌入式Linux系统13.3.1　搭建系统环境13.3.2　编译u-boot13.3.3　编译内核与设备树13.3.4　制作根文件系统13.3.5　启动嵌入式Linux13.4　HDMI设计13.4.1　HDMI传输原理13.4.2　ADV7511芯片的相关控制信号13.4.3　设计过程13.5　OpenCV移植13.5.1　开发环境准备13.5.2　配置cmake13.5.3　OpenCV编译与安装13.5.4　OpenCV移植与ZedBoard测试13.6　基于OpenCV的树叶识别系统13.6.1　项目总览13.6.2　图像采集13.6.3　预处理13.6.4　特征提取13.6.5　分类决策13.6.6　总结13.7　基于OpenCV的人脸识别系统13.7.1　系统综述13.7.2　基于Haar特征和Adaboost算法的人脸检测13.7.3　系统设计与实现13.7.4　总结13.8　嵌入式Web服务器的移植与搭建13.8.1　嵌入式Web服务器介绍13.8.2　Boa服务器移植与配置13.8.3　Boa服务器部署与测试13.9　嵌入式网络摄像机的移植与搭建13.9.1　嵌入式网络摄像机13.9.2　mjpg-streamer的移植与架设13.10　FreeRTOS实时操作系统的应用13.10.1　FreeRTOS介绍13.10.2　FreeRTOS与ucOS-Ⅱ的比较13.10.3　FreeRTOS在Zynq上的应用实例与分析13.10.4　基于FreeRTOS的Lwip13.11　XADC的使用13.11.1　建立硬件工程13.11.2　软件工程设计13.11.3　程序分析13.12　基于Zynq的部分可重配置13.12.1　可重配置系统介绍13.12.2　可重配置的开发流程13.12.3　小结13.13　在Zynq上搭建Android简介第14章　系统级设计案例14.1　电机控制系统14.1.1　双闭环控制器理论14.1.2　双闭环系统14.1.3　双闭环控制IP核说明14.1.4　硬件实现过程14.1.5　软件实现过程14.1.6　硬件平台测试14.2　智能家庭健康平台14.2.1　智能家庭健康平台简介14.2.2　EKG AFE模块硬件设计14.2.3　Night EKG Controller IP设计14.2.4　建立可运行Linux的完整系统14.2.5　Night EKG Controller的Linux驱动设计14.2.6　基于Qt的图形用户界面设计14.2.7　在ZedBoard上运行Qt程序14.2.8　实现软件开机自动运行14.3　高性能视频处理系统设计14.3.1　系统架构14.3.2　硬件架构设计14.3.3　软件架构设计14.3.4　利用Vivado HLS实现Sobel滤波硬件14.3.5　使系统在ZedBoard上运行14.4　智能小车系统开发14.4.1　智能小车系统结构14.4.2　运动控制设计14.4.3　Linux系统应用程序设计14.4.4　智能小车平台的后续拓展第15章　如何获取资料和帮助15.1　如何获取Xilinx的技术文档15.1.1　DocNav介绍15.1.2　DocNav使用案例15.2　如何找到Zynq开发资料15.2.1　如何获取本书的最新例程15.2.2　如何获取Zynq开发资料15.2.3　如何获取ZedBoard文档与例程15.3　Xilinx网站资源导读15.3.1　序15.3.2　Xilinx软件介绍15.3.3　软件版本和软件更新15.3.4　软件教程15.3.5　硬件资料15.3.6　参考资源15.3.7　问题解决附录A　Xilinx开发套件版本14.1到14.3的主要升级变化参考资料

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。