嵌入式系統軟硬體協同設計教程

內容簡介

本書以Xilinx公司開發的Zynq7000系列晶片為基礎，系統地介紹了基於全可程式晶片（Zynq7000）的嵌入式系統體系結構、接口技術、底層軟體設計等。首先介紹了Zynq7000晶片的架構及CortexA9微處理器核的體系結構，寒燥嘗然後結合Zynq7000晶片，介紹了嵌入式系統硬體平台設計技術、軟體平台設計技術及接口技術。本書的設計示例多以Zynq7000晶片寒旋頸為背景，目的是使原理概念具體化，並從具體個例中歸納出具有普遍指導意義的嵌入式系統軟硬體協同設計原理和方法。這些原轎料拳疊理和方法適用於多種微處理器晶片，而且長期有效。本書適合作為高等院校計算機、電子信息相關專業的教材，也可供從事嵌入式軟硬體設計、開發的技術人員參考。

圖書目錄

第1章緒論

1.1嵌入式系統的發展概述

1.1.1嵌入式系統硬體平台的發展

1.1.2嵌入式系統軟體平台的發展

1.2嵌入式系統的套用

1.2.1嵌入式系統套用複雜度

1.2.2嵌入式系統套用領域

1.3嵌入式系統軟硬體協同設計架構

1.3.1軟硬體協同設計方法

1.3.2軟硬體協同設計架構——Zynq晶片架構

1.3.3協同設計架構的晶片類型

1.4開發工具軟體介紹

1.4.1Vivado集成開發環境

1.4.2其他的集成開發環境

本章小結

習題1

第2章Zynq晶片的體系結構

2.1Zynq晶片的架構

2.1.1Arm微處理器核心架構類型

2.1.2Xilinx的FPGA

2.1.3Zynq晶片的引腳及信號

2.1.4PS的I/O連線埠

2.1.5Zynq晶片運行的外部條件

2.2CortexA9微處理器核

2.2.1Armv7架構概述

2.2.2CortexA9核的內部結構厚頁

2.2.3工作模式

2.2.4暫存器組織

2.3存儲組織

2.3.1Zynq晶片的地址特徵

2.3.2I/O連線埠的訪問方式

2.3.3地址分配及片記憶體儲器

2.3.4指令及數據快取區

2.3.5存儲組織的控制部件

2.4異常中斷處理機制

2.4.1異常的種類

2.4.2異常的進入和退出

2.4.3Zynq晶片的中斷控制

2.5Armv7指令集

2.5.1指令碼格式及條件域碑凝應

2.5.2暫存器裝載及存儲類指令

2.5.3影響狀態標誌位類指令

2.5.4分支類指令

本章小結

習題2

第3章匯流排結構及存儲器接口

3.1匯流排的作用及分類

3.1.1片內匯流排

3.1.2板級匯流排

3.1.3系統級匯流排

3.2AMBA匯流排規範

3.2.1APB匯流排規範

3.2.2AHB匯流排規範

3.2.3AXI匯流排規範

3.3Zynq晶片的匯流排結構

3.3.1PS部分的接口連線

3.3.2晶片內部PS和PL互聯結構

3.3.3Zynq晶片的板級匯流排

3.4存儲器晶片的接口設計方法

3.4.1存儲器晶片分類

3.4.2SROM型存儲器接口設計方法

3.4.3DRAM型存儲器接口設計方法

3.4.4NAND Flash型存儲器接口設計方法

3.4.5DDR型存儲器接口設計方法

3.5Zynq晶片的外存儲系統設計

3.5.1SROM型存儲系統設計

3.5.24倍SPI Flash存儲系統設計

3.5.3DDR存儲系統設計

本章小結

習題3

第4章外設連線埠及外設部件

4.1GPIO連線埠

4.1.1I/O連線埠的定址方式

4.1.2PS的GPIO連線埠及其暫存器

4.1.3GPIO的驅動編程

4.1.4外部中斷

4.2UART通信連線埠

4.2.1通信的基本術語

4.2.2異步串列通信協定

4.2.3Zynq晶片的UART接口部件

4.2.4UART接口驅動編程

4.3SPI連線埠

4.3.1SPI基本原理

4.3.2Zynq晶片的SPI接口部件

4.3.3SPI接墊烏備棵口驅動程式設計

4.4I2C匯流排連線埠

4.4.1I2C協定結構

4.4.2Zynq晶片的I2C接口部件

4.4.3I2C接口驅動程式設計

4.5定時器部件

4.5.1定時器部件原理

4.5.2看門狗定時器

4.5.3Timer部件

本章小結

習題4

第5章人機接口設計

5.1IP核的概述

5.1.1IP核的分類

5.1.2IP核的標準

5.2鍵盤接口

5.2.1按鍵的識別方法

5.2.2基於PS GPIO的鍵盤接口

5.2.3基於IP核擴展的鍵盤接口

5.3LED顯寒遙譽示接口

5.3.1LED顯示控制原理

5.3.2基於PS GPIO的LED接口

5.4OLED顯示接口

5.4.1OLED工作原理簡介

5.4.2基於PS GPIO的OLED接口

本章小結

習題5

第6章軟體平台的構建

6.1啟動引導程式

6.1.1Zynq晶片的啟動方式

6.1.2Zynq晶片的啟動流程

6.1.3BootROM功能介紹

6.1.4一個啟動引導程式示例

6.2Linux核心與移植

6.2.1Linux核心概述

6.2.2Linux核心移植

6.2.3Linux核心編譯

6.3根檔案系統

6.3.1Linux檔案管理組織

6.3.2根檔案結構

6.3.3Linux支持的檔案系統類型

6.3.4Linux檔案管理原理

6.3.5Linux根檔案系統創建

6.4套用軟體的架構

6.4.1套用的複雜度

6.4.2Linux套用軟體開發步驟

本章小結

習題6

第7章Linux驅動程式設計

7.1驅動程式概述

7.1.1設備驅動原理

7.1.2驅動程式的開發任務

7.1.3Linux設備管理機制

7.2字元設備驅動設計

7.2.1字元設備驅動程式架構

7.2.2字元設備驅動程式示例

7.3塊設備驅動設計

7.3.1塊設備驅動程式架構

7.3.2塊設備驅動程式示例

7.4網路設備驅動設計

7.4.1網路設備驅動程式架構

7.4.2設備驅動層編程模式

7.4.3網路設備驅動編程示例

本章小結

習題7

第8章有線通信網路接口

8.1嵌入式系統網路概述

8.1.1網路結構

8.1.2網路分類

8.1.3網路傳輸技術

8.2RS485匯流排網路接口

8.2.1RS485匯流排協定

8.2.2MODBUS協定

8.3CAN匯流排網路接口

8.3.1CAN匯流排協定

8.3.2CAN匯流排接口設計示例

8.4乙太網通信接口

8.4.1乙太網接口電路

8.4.2網路協定軟體實現

8.4.3工業乙太網

本章小結

習題8

第9章無線通信網路接口

9.1無線通信網路概述

9.1.1無線通信原理

9.1.2無線通信網路結構

9.2無線區域網路接口設計

9.2.1WiFi網路接口設計

9.2.2ZigBee網路接口設計

9.3無線廣域網接口設計

9.3.14G網路接口設計

9.3.2窄帶物聯網

本章小結

習題9

第10章軟硬體協同設計示例

10.1示例系統的總體設計

10.1.1系統軟硬體功能劃分

10.1.2系統硬體總體結構

10.1.3系統軟體總體結構

10.1.4系統運行的總流程

10.2前端模組的詳細設計

10.2.1圖像採集功能的實現

10.2.2圖像格式轉換功能的實現

10.2.3圖像存儲功能的實現

10.3中端模組的詳細設計

10.3.1DMA傳輸控制模組實現

10.3.2中值濾波模組實現

10.3.3直方圖均衡化模組實現

10.4後端模組的詳細設計

10.4.1VGA顯示控制實現

10.4.2UART傳輸圖像數據的實現

本章小結

習題10

附錄

參考文獻

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基本介紹

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