嵌入式系統軟硬件協同設計實戰指南--基於Xilinx ZYNQ（第2版）

序言
第2版前言

第一部分　基礎篇

第1章　將你的ZED板卡用起來
1.1　GPIO LED動手玩
　1.1.1　安裝SD卡
　1.1.2　跳線與外設連接
　1.1.3　演示操作
1.2　Linaro Ubuntu動手玩
　1.2.1　SD卡分區
　1.2.2　文件復制
　1.2.3　外設連接
　1.2.4　可演示的效果

第2章　Zynq平台介紹
2.1　7系列FPGA簡介
2.2　Zynq-7000 AP SoC體系簡介

第3章　ZedBoard開發環境
3.1　ZedBoard的板載外設
　3.1.1　LED
　3.1.2　按鍵
　3.1.3　開關
　3.1.4　OLED
　3.1.5　USB接口
　3.1.6　音頻接口
　3.1.7　VGA接口
　3.1.8　HDMI接口
　3.1.9　101001000兆網口
3.2　ZedBoard的擴展外設
　3.2.1　PMod
　3.2.2　外擴FMC插槽
　3.2.3　外擴AMS插座

第4章　Zynq開發工具鏈
4.1　Vivado設計套件
　4.1.1　Vivado IDE
　4.1.2　Vivado IP Integrator
　4.1.3　Vivado調試介紹
4.2　軟件開發工具鏈
　4.2.1　SDK
　4.2.2　交叉編譯工具鏈
　4.2.3　GDB與GDB Server

第5章　Zynq體系結構
5.1　應用處理器單元
　5.1.1　Cortex-A9處理器
　5.1.2　偵聽控制單元
　5.1.3　L2高速緩存
　5.1.4　APU接口
5.2　通用外設
　5.2.1　通用IO
　5.2.2　SPI接口
　5.2.3　UART接口
　5.2.4　計時器
　5.2.5　USB控制器
　5.2.6　DDR控制器
5.3　數字邏輯設計
　5.3.1　可編程邏輯「外設」
　5.3.2　XADC
　5.3.3　PCIe
5.4　MIOEMIO

第6章　系統級信號
6.1　電源管理
　6.1.1　PS運行模式下的動態功耗削減
　6.1.2　睡眠模式
6.2　時鍾信號
　6.2.1　CPU時鍾域
　6.2.2　DDR時鍾域
　6.2.3　基本的時鍾分支結構
　6.2.4　IO外設（IOP）時鍾
　6.2.5　PL時鍾
　6.2.6　其他時鍾
6.3　復位系統
6.4　JTAG
6.5　中斷處理

第7章　Zynq的啟動與配置
7.1　Zynq的啟動過程簡介
7.2　外部啟動條件
　7.2.1　電源要求
　7.2.2　時鍾要求
　7.2.3　復位要求
　7.2.4　啟動引腳設置
7.3　BootROM
　7.3.1　BootROM的作用
　7.3.2　BootROM的特點
　7.3.3　執行BootROM后的狀態
7.4　FSBL
7.5　SSBL
7.6　Linux啟動過程
7.7　Secure Boot

第8章　面向軟件工程師的邏輯設計
8.1　FPGA硬件加速原理
　8.1.1　以空間換時間
　8.1.2　以存儲器換門電路
　8.1.3　以IP集成換生產力
8.2　部分動態可重配置於Zynq

第9章　ZedBoard入門
9.1　跑馬燈
　9.1.1　Vivado工程創建
　9.1.2　在Vivado中創建Zynq嵌入式系統
　9.1.3　SDK應用程序的編寫
9.2　Zynq嵌入式系統調試方法
　9.2.1　Vivado硬件調試
　9.2.2　使用SDK對Zynq進行調試
9.3　啟動Linux
　9.3.1　創建FSBL.elf
　9.3.2　從SD卡啟動Linux
　9.3.3　從QSPI啟動Linux

第二部分　進階篇

第10章　基於虛擬平台的Zynq開發
10.1　QEMU介紹
10.2　編譯QEMU源碼
　10.2.1　下載QEMU源碼
　10.2.2　配置QEMU
　10.2.3　QEMU所依賴的庫文件
　10.2.4　編譯QEMU
10.3　啟動QEMU
10.4　QEMU中的嵌入式Linux
　10.4.1　QEMU啟動簡介
　10.4.2　使用Ubuntu包管理器快速搭建用戶定制系統
　10.4.3　使用SSH服務進行訪問
　10.4.4　使用Telnet服務進行訪問
　10.4.5　使用FTP服務向QEMU傳送文件
　10.4.6　USB設備支持
　10.4.7　SMP對稱多核處理器的支持
　10.4.8　硬件模塊GPIO支持
10.5　商業版虛擬平台

第11章　PL和PS的接口技術詳解
11.1　PL和PS的接口
　11.1.1　AXI接口簡介
　11.1.2　AXI Interconnect
11.2　Zynq的內部連接
　11.2.1　AXI_HP
　11.2.2　AXI_GP
　11.2.3　AXI_ACP
11.3　PL和存儲器系統性能概述
　11.3.1　接口理論帶寬
　11.3.2　DDR控制器的吞吐率及效率
　11.3.3　內部互連吞吐量瓶頸
　11.3.4　如何選擇PL的接口

第12章　基於Zynq的軟硬件協同設計
12.1　多核處理器架構簡介
　12.1.1　什麼是多核處理器
　12.1.2　多核處理器發展的動機和優勢
　12.1.3　同構、異構多核架構的優點和挑戰
12.2　軟硬件協同設計方法論
　12.2.1　什麼是軟硬件協同設計
　12.2.2　軟硬件協同設計發展的動機和優勢
　12.2.3　軟硬件協同設計的基本流程
　12.2.4　基於Xilinx工具的軟硬件協同設計簡介
12.3　高層次綜合
　12.3.1　高層次綜合綜述
　12.3.2　高層次綜合發展的動機與優勢
　12.3.3　Xilinx Vivado HLS工具簡介
12.4　基於Xilinx Zynq的軟硬件協同設計簡例
　12.4.1　功能簡介
　12.4.2　設計流程簡介

第13章　Zynq高級開發
13.1　用戶IP核設計
　13.1.1　AXI PWM設計
　13.1.2　添加用戶IP，完成系統設計
13.2　構建嵌入式Linux系統
　13.2.1　構建交叉編譯環境
　13.2.2　編譯U-Boot
　13.2.3　編譯uImage
　13.2.4　生成uramdisk.image.gz
　13.2.5　創建devicetree.dtb
13.3　嵌入式Linux應用程序與驅動
　13.3.1　Linux設備驅動與軟硬件之間的關系
　13.3.2　字符型設備驅動
　13.3.3　PWM模塊驅動程序
　13.3.4　應用程序編寫
13.4　HDMI設計
　13.4.1　HDMI傳輸原理
　13.4.2　ADV7511芯片的相關控制信號
　13.4.3　HDMI系統Vivado實現
13.5　OpenCV移植
　13.5.1　開發環境准備
　13.5.2　配置cmake
　13.5.3　OpenCV編譯與安裝
　13.5.4　OpenCV移植與ZedBoard測試
13.6　基於OpenCV的樹葉識別系統
　13.6.1　項目總覽
　13.6.2　圖像采集
　13.6.3　預處理
　13.6.4　特征提取
　13.6.5　分類決策
　13.6.6　過程總述
13.7　基於OpenCV的人臉檢測系統
　13.7.1　原理簡介
　13.7.2　系統設計與實現
13.8　嵌入式Web服務器搭建
　13.8.1　Boa服務器移植與配置
　13.8.2　Boa服務器的部署與測試
　13.8.3　CGI程序簡介
13.9　在ZedBoard上搭建網絡攝像機
　13.9.1　嵌入式網絡攝像機
　13.9.2　Mjpeg-Streamer移植
　13.9.3　部署Mjpeg-Streamer
13.10　FreeRTOS
　13.10.1　FreeRTOS介紹
　13.10.2　FreeRTOS與ucOS-II的比較
　13.10.3　FreeRTOS在Zynq上的應用實例與分析
13.11　基於FreeRTOS的Xilmfs
　13.11.1　嵌入式文件系統概述
　13.11.2　Xilmfs文件系統介紹
　13.11.3　Xilmfs文件系統使用實例
　13.11.4　利用mfsgen工具創建只讀型文件系統鏡像
13.12　Lwip
　13.12.1　基於standalone的Lwip應用
　13.12.2　基於FreeRTOS的Lwip應用
13.13　在Zynq上搭建Andriod
13.14　Zynq雙核通信

第14章　系統級設計案例
14.1　多軸運動控制系統
　14.1.1　整體結構
　14.1.2　硬件系統設計
　14.1.3　硬件系統與ZedBoard接口
　14.1.4　控制系統設計流程
　14.1.5　多軸控制系統結構設計
　14.1.6　利用Vivado HLS實現電流環控制硬件
　14.1.7　算法移植
　14.1.8　算法綜合
　14.1.9　軟件系統設計
　14.1.10　雙核交互實現
　14.1.11　Android APP監控程序實現
　14.1.12　系統測試
14.2　Sobel濾波
　14.2.1　軟件架構設計
　14.2.2　Linux內核與設備驅動
14.3　SDNOpenFlow交換機
　14.3.1　SDNOpenFlow簡介
　14.3.2　數據通路設計
　14.3.3　平台架構搭建
　14.3.4　系統及驅動
　14.3.5　OpenFlow交換機移植
　14.3.6　啟動OpenFlow交換機
　14.3.7　數據通路優化及加速
14.4　智能小車系統開發
　14.4.1　智能小車系統結構
　14.4.2　運動控制設計
　14.4.3　Linux系統應用程序設計
　14.4.4　智能小車平台的后續拓展
　14.4.5　在智能小車平台上移植ROS

第15章　如何獲取資料和幫助
15.1　如何獲取Xilinx的技術文檔
　15.1.1　DocNav介紹
　15.1.2　DocNav使用案例
15.2　如何找到Zynq開發資料
　15.2.1　如何獲取本書的最新例程
　15.2.2　如何獲取Zynq開發資料
　15.2.3　如何獲取ZedBoard文檔與例程
15.3　Xilinx網站資源導讀
　15.3.1　序
　15.3.2　Xilinx軟件介紹
　15.3.3　軟件版本和軟件更新
　15.3.4　軟件教程
　15.3.5　硬件資料
　15.3.6　參考資源
　15.3.7　問題解決

參考文獻