嵌入式係統軟硬件協同設計實戰指南 pdf epub mobi txt 電子書 下載2025

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本書由淺入深，由基礎知識到實戰案例嚮讀者係統闡述瞭如何利用Zynq平颱進行嵌入式係統以及軟硬件協同設計的開發。本書分為基礎篇與進階篇兩部分，基礎篇中介紹瞭Zynq器件、ZedBoard，並配有簡單入門實驗，同時針對軟件開發人員增設瞭FPGA硬件加速等內容。在進階篇中介紹瞭利用Zynq進行軟硬件協同設計，同時對處理器與可編程邏輯接口等技術進行瞭詳細剖析。本書提供瞭20個詳細的設計案例，涵蓋瞭硬件闆卡、FPGA邏輯、Linux驅動、Linux操作係統、上層應用、軟硬件協同設計等Zynq開發中可能遇到的各個方麵的知識，並在最後將前述獨立案例整閤為4個係統案例。本書重點突齣實戰，以案例為指導，配閤介紹相關參考文檔，協助讀者盡快掌握在Zynq上進行各項設計的方法。

本書可作為Zynq初學者、軟硬件協同設計開發人員的參考用書，亦可作為大專院校嵌入式係統設計、片上係統設計、可編程邏輯器件等相關專業的教師和學生的參考用書。

陸佳華，開源硬件社區Openhw.org資深版主，Xilinx高級應用工程師，現任職於Xilinx全球大學計劃部，主要負責Xilinx全球大學相關的參考設計開發，技術推廣、支持。陸佳華2006年畢業於西安交通大學並獲得碩士學位。2006年加入Xilinx公司後任産品應用工程師，主要負責FPGA上的嵌入式係統設計，以太網設計，內存控製器設計等方嚮技術支持。陸佳華著有《零存整取-NetFPGA開發指南》一書。

江舟，開源硬件社區Openhw.org的資深版主，浙江大學碩士研究生，現為Xilinx全球大學計劃部實習生，主要參與Zynq上的軟件開發。江舟是美信DIY大賽的主要技術支持者之一，並擔任Xilinx開源硬件大賽的技術支持。

馬岷，開源硬件社區Openhw.org的資深版主，浙江大學碩士研究生，現為Xilinx全球大學計劃部實習生，主要參與Zynq上的硬件開發。馬岷是美信DIY大賽的主要技術支持者之一，並擔任Xilinx開源硬件大賽的技術支持。

Foreword
前言
第一部分　基礎篇
第1章　初試ZedBoard/2
1.1　GPIO LED動手玩/2
1.1.1　拷貝SD卡/2
1.1.2　跳綫與外設連接/2
1.1.3　演示操作/2
1.2　Linaro Ubuntu動手玩/3
1.2.1　SD卡分區/3
1.2.2　文件拷貝（FAT/EXT）/6
1.2.3　外設連接/6
1.2.4　可演示的效果/7
第2章　Zynq平颱介紹/9
2.1　7係列FPGA簡介/9
2.2　Zynq-7000 AP SoC體係簡介/12
第3章　ZedBoard開發環境/15
3.1　ZedBoard的闆載外設/15
3.1.1　LED/15
3.1.2　按鍵/16
3.1.3　開關/16
3.1.4　OLED/17
3.1.5　USB接口/18
3.1.6　音頻接口/20
3.1.7　VGA接口/21
3.1.8　HDMI接口/22
3.1.9　10/100/1000兆網口/23
3.2　ZedBoard的擴展外設/25
3.2.1　外擴PMod插座/25
3.2.2　外擴FMC插槽/27
3.2.3　外擴AMS插座/28
第4章　開發工具鏈/29
4.1　可編程邏輯開發工具鏈/29
4.1.1　PlanAhead/29
4.1.2　Xilinx Platform Studio/31
4.2　軟件開發工具鏈/34
4.2.1　Xilinx Software Development Kit/34
4.2.2　交叉編譯工具鏈/35
4.3　軟硬件調試工具/36
4.3.1　ChipScope Pro/36
4.3.2　GDB與GDBserver/38
第5章　Zynq體係結構/40
5.1　應用處理器單元（APU）/40
5.1.1　ARM Cortex A9處理器/40
5.1.2　偵聽控製單元（SCU）/43
5.1.3　L2高速緩存/44
5.1.4　APU接口/44
5.2　通用外設/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　計時器/54
5.2.5　USB控製器/57
5.2.6　DDR控製器/58
5.3　數字邏輯設計/59
5.3.1　可編程邏輯“外設”（PL）/59
5.3.2　XADC/61
5.3.3　PCIe/62
5.4　MIO/EMIO/63
第6章　係統級信號/66
6.1　電源管理/66
6.2　Clock信號/67
6.2.1　CPU時鍾域/68
6.2.2　DDR時鍾域/69
6.2.3　基本的時鍾分支結構/69
6.2.4　I/O外設（IOP）時鍾/70
6.2.5　PL時鍾/72
6.2.6　其他時鍾/72
6.3　復位係統/73
6.4　JTAG/75
6.5　中斷處理/76
第7章　Zynq啓動與配置/78
7.1　Zynq啓動過程簡介/78
7.2　外部啓動條件/79
7.2.1　電源要求/79
7.2.2　時鍾要求/79
7.2.3　復位要求/79
7.2.4　啓動引腳設置/80
7.3　BootROM/80
7.3.1　BootROM的作用/80
7.3.2　BootROM的特點/81
7.3.3　BootROM後的狀態/82
7.4　FSBL/82
7.5　SSBL/84
7.6　Linux啓動過程/84
7.7　Secure Boot/86
第8章　麵嚮軟件工程師的邏輯設計/87
8.1　FPGA硬件加速原理/87
8.1.1　以空間換時間/87
8.1.2　以存儲器換門電路/89
8.1.3　以IP集成換生産力/90
8.2　部分動態可重配置於Zynq/93
第9章　ZedBoard入門/95
9.1　UART和GPIO控製/95
9.1.1　UART和GPIO接口/95
9.1.2　硬件設計過程/96
9.1.3　軟件設計過程/106
9.2　硬件/軟件調試方法/112
9.2.1　ChipScope IP Core/112
9.2.2　SDK Gdb使用/115
9.3　搭建你的單闆計算機（Single Board Computer)/117
9.3.1　搭建係統環境/118
9.3.2　準備工作/118
第二部分　進階篇
第10章　基於虛擬平颱的Zynq開發/126
10.1　QEMU介紹/126
10.2　編譯QEMU源碼/126
10.2.1　下載QEMU源碼/126
10.2.2　配置QEMU/127
10.2.3　QEMU所依賴的庫文件/127
10.2.4　編譯QEMU/127
10.3　啓動QEMU/127
10.4　QEMU中的嵌入式Linux/128
10.5　商業版虛擬平颱/131
第11章　PL和PS的接口技術詳解/132
11.1　PL和PS的接口/132
11.1.1　AXI接口簡介/133
11.1.2　AXI Interconnect/134
11.2　Zynq的內部連接/137
11.2.1　AXI_HP/139
11.2.2　AXI_GP/140
11.2.3　AXI_ACP/140
11.3　PL和存儲器係統性能概述/142
11.3.1　接口理論帶寬/142
11.3.2　DDR控製器的吞吐率及其效率/143
11.3.3　內部互連吞吐量瓶頸/143
11.3.4　如何選擇PL的接口/144
第12章　基於Zynq的軟硬件協同設計/149
12.1　多核處理器架構簡介/149
12.1.1　什麼是多核處理器/149
12.1.2　多核處理器發展的動機和優勢/150
12.1.3　同構、異構多核架構的優點和挑戰/152
12.2　軟硬件協同設計方法論/152
12.2.1　什麼是軟硬件協同設計/152
12.2.2　軟硬件協同設計發展的動機和優勢/152
12.2.3　軟硬件協同設計的基本流程/153
12.2.4　基於Xilinx工具的軟硬件協同設計簡介/154
12.3　高層次綜閤/154
12.3.1　高層次綜閤綜述/154
12.3.2　高層次綜閤發展的動機與優勢/155
12.3.3　Xilinx AutoESL工具簡介/156
12.4　基於Xilinx Zynq的軟硬件協同設計實例/157
12.4.1　功能簡介/157
12.4.2　設計流程簡介/157
12.4.3　實驗結果與驗證/165
第13章　Zynq開發實戰/166
13.1　用戶IP設計/166
13.1.1　用戶IPcore介紹/166
13.1.2　用戶IPcore設計/167
13.2　嵌入式Linux設備驅動開發/180
13.2.1　設備驅動開發介紹/180
13.2.2　驅動程序的加載與卸載/181
13.2.3　sys文件係統簡介/181
13.2.4　PWM模塊驅動程序/182
13.2.5　PWM驅動程序編譯與測試/184
13.3　構建嵌入式Linux係統/186
13.3.1　搭建係統環境/186
13.3.2　編譯u-boot/186
13.3.3　編譯內核與設備樹/187
13.3.4　製作根文件係統/188
13.3.5　啓動嵌入式Linux/192
13.4　HDMI設計/193
13.4.1　HDMI傳輸原理/193
13.4.2　ADV7511芯片的相關控製信號/195
13.4.3　設計過程/198
13.5　OpenCV移植/203
13.5.1　開發環境準備/203
13.5.2　配置cmake/203
13.5.3　OpenCV編譯與安裝/205
13.5.4　OpenCV移植與ZedBoard測試/206
13.6　基於OpenCV的樹葉識彆係統/207
13.6.1　項目總覽/208
13.6.2　圖像采集/208
13.6.3　預處理/209
13.6.4　特徵提取/211
13.6.5　分類決策/216
13.6.6　總結/219
13.7　基於OpenCV的人臉識彆係統/220
13.7.1　係統綜述/220
13.7.2　基於Haar特徵和Adaboost算法的人臉檢測/220
13.7.3　係統設計與實現/222
13.7.4　總結/226
13.8　嵌入式Web服務器的移植與搭建/226
13.8.1　嵌入式Web服務器介紹/226
13.8.2　Boa服務器移植與配置/228
13.8.3　Boa服務器部署與測試/230
13.9　嵌入式網絡攝像機的移植與搭建/233
13.9.1　嵌入式網絡攝像機/233
13.9.2　mjpg-streamer的移植與架設/234
13.10　FreeRTOS實時操作係統的應用/238
13.10.1　FreeRTOS介紹/238
13.10.2　FreeRTOS與ucOS-Ⅱ的比較/239
13.10.3　FreeRTOS在Zynq上的應用實例與分析/239
13.10.4　基於FreeRTOS的Lwip/250
13.11　XADC的使用/250
13.11.1　建立硬件工程/252
13.11.2　軟件工程設計/253
13.11.3　程序分析/255
13.12　基於Zynq的部分可重配置/256
13.12.1　可重配置係統介紹/256
13.12.2　可重配置的開發流程/257
13.12.3　小結/265
13.13　在Zynq上搭建Android簡介/265
第14章　係統級設計案例/266
14.1　電機控製係統/266
14.1.1　雙閉環控製器理論/266
14.1.2　雙閉環係統/267
14.1.3　雙閉環控製IP核說明/272
14.1.4　硬件實現過程/275
14.1.5　軟件實現過程/285
14.1.6　硬件平颱測試/286
14.2　智能傢庭健康平颱/287
14.2.1　智能傢庭健康平颱簡介/287
14.2.2　EKG AFE模塊硬件設計/287
14.2.3　Night EKG Controller IP設計/292
14.2.4　建立可運行Linux的完整係統/295
14.2.5　Night EKG Controller的Linux驅動設計/297
14.2.6　基於Qt的圖形用戶界麵設計/299
14.2.7　在ZedBoard上運行Qt程序/308
14.2.8　實現軟件開機自動運行/310
14.3　高性能視頻處理係統設計/311
14.3.1　係統架構/312
14.3.2　硬件架構設計/313
14.3.3　軟件架構設計/316
14.3.4　利用Vivado HLS實現Sobel濾波硬件/318
14.3.5　使係統在ZedBoard上運行/320
14.4　智能小車係統開發/320
14.4.1　智能小車係統結構/320
14.4.2　運動控製設計/323
14.4.3　Linux係統應用程序設計/326
14.4.4　智能小車平颱的後續拓展/333
第15章　如何獲取資料和幫助/334
15.1　如何獲取Xilinx的技術文檔/334
15.1.1　DocNav介紹/334
15.1.2　DocNav使用案例/334
15.2　如何找到Zynq開發資料/336
15.2.1　如何獲取本書的最新例程/336
15.2.2　如何獲取Zynq開發資料/337
15.2.3　如何獲取ZedBoard文檔與例程/337
15.3　Xilinx網站資源導讀/338
15.3.1　序/338
15.3.2　Xilinx軟件介紹/338
15.3.3　軟件版本和軟件更新/340
15.3.4　軟件教程/341
15.3.5　硬件資料/343
15.3.6　參考資源/343
15.3.7　問題解決/344
附錄A　Xilinx開發套件版本14.1到14.3的主要升級變化/346
參考資料/353
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