Xilinx Zynq-7000嵌入式係統設計與實現 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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圖書標籤:

• Zynq-7000
• 嵌入式係統
• FPGA
• SoC
• ARM
• 硬件設計
• 軟件開發
• VHDL
• Verilog
• Linux

店鋪： 文舟圖書專營店

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121289958

商品編碼：11185703709

基本信息

書名:Xilinx Zynq-7000嵌入式係統設計與實現

定價：128.00元

作者:何賓，張艷輝 著

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2016-06-01

ISBN：9787121289958

字數：

頁碼：744

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：

編輯推薦

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目錄

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內容提要

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本書以Xilinx公的XC7Z020 Zynq-7000 SoC器件和Xilinx新的Vivado 2015.4集成開發環境為平颱，全麵係統的介紹瞭嵌入式係統設計的完整設計流程。作者以本書為核心，構建瞭由公開視頻教學資源、設計案例代碼、教學課件、交流群等學習資源，以方便廣大讀者與作者交流互動。

文摘

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作者介紹

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何賓 的嵌入式技術和EDA技術專傢，長期從事電子設計自動化方麵的教學和科研工作，與全球多傢知名的半導體廠商和EDA工具廠商大學計劃保持緊密閤作。目前已經齣版嵌入式和EDA方麵的著作近30部，內容涵蓋電路仿真、電路設計、可編程邏輯器件、數字信號處理、單片機、嵌入式係統、片上可編程係統等。典型的代錶作有《Xilinx FPGA數字設計-從門級到行為級的雙重描述》、《STC單片機原理及應用》、《Altium Designer15.0電路仿真》、《STC單片機C語言程序設計》等。

探索高效能嵌入式計算的新範式：Zynq-7000 SoC 實踐指南 本書籍並非直接介紹“Xilinx Zynq-7000 嵌入式係統設計與實現”這本書的目錄或具體章節內容。相反，它將作為一本獨立且內容詳實的實踐指南，深入挖掘 Xilinx Zynq-7000 係列片上係統 (SoC) 在現代嵌入式係統開發中所扮演的關鍵角色，以及如何有效利用其獨特架構實現高性能、低功耗且高度集成的解決方案。 開篇：Zynq-7000 的獨特魅力與價值 在本書中，我們將首先為您剖析 Zynq-7000 SoC 的核心價值主張。與傳統的微處理器或 FPGA 相比，Zynq-7000 最大的亮點在於其異構多核架構，將強大的 ARM Cortex-A9 雙核處理器與高密度、高性能的 Xilinx 可編程邏輯 (PL) 精密地集成在同一顆芯片上。這種“軟硬件協同”的設計理念，為嵌入式係統設計師提供瞭前所未有的靈活性和強大的處理能力。我們將詳細闡述這種架構帶來的優勢，例如： 並行處理能力： 充分發揮 ARM 處理器在通用計算、實時操作係統和控製任務上的優勢，同時利用 FPGA 的並行處理能力來加速特定計算密集型任務，如圖像處理、信號分析、通信協議加速等。 係統級集成： 將 CPU、FPGA、各種外設接口（如 DDR 控製器、USB、以太網、SD/SDIO、SPI、I2C、UART 等）以及豐富的存儲資源整閤到單一器件中，顯著減小瞭係統尺寸、降低瞭功耗，並簡化瞭電路闆設計。 靈活性與可重構性： FPGA 的可編程特性意味著您可以根據實際應用需求，自由定製硬件加速器、接口邏輯，甚至重新配置整個數據通路，從而輕鬆應對快速變化的技術標準和産品迭代。 功耗優化： 通過將高計算需求的任務卸載到 FPGA，可以有效降低 CPU 的工作負載，從而實現整體功耗的優化，這對於電池供電或對散熱有嚴格要求的嵌入式設備至關重要。 第一部分：硬件平颱構建與基礎配置 本書的基石將圍繞 Zynq-7000 的硬件層麵展開。我們將提供從選型到基礎配置的詳細指導，幫助讀者建立對 Zynq-7000 硬件環境的深刻理解。 Zynq-7000 器件傢族概覽： 詳細介紹 Zynq-7000 係列的不同型號（如 XC7Z010, XC7Z020, XC7Z030, XC7Z045 等），分析其在邏輯單元數量、DSP 切片、Block RAM、處理器性能、接口帶寬等方麵的差異，指導讀者如何根據項目需求選擇最閤適的器件。 開發闆選型與分析： 推薦市麵上主流的 Zynq-7000 開發闆（例如 Digilent ZedBoard, Xilinx ZC702/ZC706 等），分析它們的特性、接口豐富度、易用性以及適用場景，幫助讀者快速入門。 硬件連接與上電啓動： 提供詳細的硬件連接指導，包括電源、時鍾、JTAG 接口、SD 卡、UART 等關鍵連接的注意事項。我們將深入講解 Zynq-7000 的啓動流程，包括 Boot ROM、FSBL (First Stage Boot Loader) 的作用，以及如何通過 JTAG 或 SD 卡進行初始配置和軟件加載。 係統時鍾與復位管理： 詳細闡述 Zynq-7000 片內時鍾生成器 (Clocking Wizard) 的配置，以及如何通過時鍾配置實現係統不同模塊的頻率設定。同時，我們將講解係統復位邏輯的設計與實現。 內存接口設計與優化： 重點介紹 Zynq-7000 的 DDR3/DDR3L/DDR2/LPDDR2 控製器。我們將分析 DDR 接口的電氣特性、時序要求，並提供內存 IP 核的配置方法，包括時序參數的調整、等長處理等，以確保數據傳輸的穩定性和高效性。 外設接口詳解： 詳細介紹 Zynq-7000 提供的豐富片上外設，如： 通用輸入輸齣 (GPIO)： 如何配置和使用 GPIO 引腳，實現與外部器件的簡單交互。 串行通信接口： UART、SPI、I2C 的工作原理、配置方法及其在傳感器、EEPROM 等外設連接中的應用。 高速通信接口： USB、以太網 MAC 的接口特性、配置與驅動開發。 存儲接口： SD/SDIO 接口的配置，用於 SD 卡啓動和數據存儲。 其他接口： 如 CAN、Quad-SPI 等，根據實際項目需求進行深入探討。 第二部分：軟件開發與操作係統集成 在硬件平颱搭建完畢後，本書將重點轉嚮軟件開發層麵，強調 ARM 處理器與 FPGA 之間的協同工作。 Xilinx Vivado 設計套件詳解： 詳細介紹 Xilinx Vivado 設計套件的使用，包括項目創建、IP integrator 的應用、HDL 語言（Verilog/VHDL）的設計流程、仿真驗證、綜閤、實現（布局布綫）、比特流生成等。 PS/PL 交互機製： 這是 Zynq-7000 嵌入式係統設計的核心。我們將深入講解 Processor System (PS) 和 Programmable Logic (PL) 之間的數據傳輸和通信機製。 AXI 互聯： 詳細介紹 AMBA AXI4、AXI4-Lite、AXI4-Stream 總綫協議，以及它們在 PS 和 PL 之間的接口設計。我們將演示如何使用 Vivado IP Integrator 構建 AXI 互聯，連接 ARM 處理器與自定義的 FPGA IP 核。 DMA (Direct Memory Access)： 講解 DMA 的工作原理，以及如何利用 DMA 實現 PS 和 PL 之間的高效數據傳輸，減少 CPU 的乾預，提升係統吞吐量。 中斷機製： 闡述 PS 和 PL 之間的中斷觸發與響應機製，使 FPGA 能夠及時通知 ARM 處理器處理特定事件。 軟件開發環境搭建： 指導讀者搭建適用於 Zynq-7000 的軟件開發環境，包括 PetaLinux SDK (或 Vitis) 的安裝與使用，交叉編譯器的配置，以及 SDK/Vitis 中的工程創建、代碼編寫、編譯鏈接和下載調試流程。 操作係統移植與應用： Linux 操作係統的部署： 詳細介紹如何在 Zynq-7000 上移植和部署 Linux 操作係統。我們將講解 U-Boot 的作用，如何生成 Device Tree Blob (DTB) 來描述硬件資源，以及如何使用 PetaLinux/Vitis 來自動化 Linux 係統的構建過程。 實時操作係統 (RTOS) 的選擇與使用： 探討 FreeRTOS、Zephyr 等 RTOS 在 Zynq-7000 上的應用，以及它們與 Linux 的配閤使用。 驅動程序開發： 講解如何在 Linux 環境下為自定義的 FPGA IP 核開發設備驅動程序，使其能夠被用戶空間應用程序訪問和控製。 Bare-metal 編程： 對於對實時性要求極高或資源極其有限的應用，我們將介紹 Bare-metal 編程模式，直接在硬件上編寫代碼，無需操作係統的開銷。 第三部分：硬件加速器設計與性能優化 本部分將是本書的亮點，深入探討如何利用 Zynq-7000 的 FPGA 部分實現高性能的硬件加速。 FPGA IP 核設計流程： 需求分析與功能劃分： 如何將復雜的計算任務分解成可由 FPGA 實現的模塊。 HDL 語言設計： 深入講解 Verilog/VHDL 的關鍵設計技巧，包括狀態機設計、流水綫設計、並行化處理等，以實現高效且麵積優化的硬件邏輯。 IP 核封裝與集成： 如何將自定義的 HDL 設計封裝成可在 Vivado IP Integrator 中使用的 IP 核。 性能與資源評估： 利用 Vivado 的報告工具，分析 IP 核的邏輯資源占用、時序約束、時鍾頻率等，並進行優化。 常見硬件加速應用實例： 圖像處理加速： 例如，實現 Sobel 邊緣檢測、Harris 角點檢測、圖像縮放、色彩空間轉換等算法的 FPGA 加速。 信號處理加速： 如 FIR/IIR 濾波器、FFT (快速傅裏葉變換) 的硬件實現。 通信協議加速： 設計自定義的通信協議棧，或加速現有的高速通信協議。 數據壓縮/解壓縮： 實現如 LZ77、Huffman 編碼等算法的硬件加速。 性能優化技術： 流水綫技術： 如何設計深度流水綫來提高吞吐量。 並行計算： 如何通過並行執行單元來加速計算。 局部性優化： 利用 FPGA 的 Block RAM 實現數據的緩存和高效訪問。 位寬優化： 根據數據特性，選擇閤適的位寬以減小資源占用和功耗。 浮點運算在 FPGA 中的實現： 介紹如何利用 DSP 切片或 IP 核實現浮點運算，以滿足高精度計算需求。 第四部分：係統集成、調試與驗證 一個完整的嵌入式係統項目離不開嚴格的調試和驗證。 PS/PL 聯閤調試： 講解如何在 Linux 環境下，通過 GDB 或其他調試工具對 ARM 應用程序進行調試，並結閤 FPGA 內部信號的在綫邏輯分析（ILA, Integrated Logic Analyzer）來分析 PS 和 PL 之間的交互。 仿真驗證策略： 強調仿真在整個設計流程中的重要性。我們將介紹不同級彆的仿真，包括行為級仿真、門級仿真，以及如何利用 Testbench 進行有效的驗證。 硬件驗證方法： 除瞭仿真，還將探討一些硬件層麵的驗證方法，例如片上自測、信號探針等。 功耗分析與優化： 介紹如何使用 Vivado 的功耗分析工具來評估係統功耗，並提齣降低功耗的策略，例如動態頻率調整、功耗門控等。 可靠性設計考量： 討論在嵌入式係統設計中需要考慮的可靠性因素，如異常處理、錯誤檢測與糾正。 第五部分：高級主題與未來展望 為瞭提供更全麵的視角，本書還將觸及一些 Zynq-7000 相關的進階主題。 Xilinx Zynq UltraScale+ MPSoC/RFSoC 傢族簡介： 簡要介紹 Zynq-7000 的下一代産品，分析其在處理器核心數量、硬件加速能力、集成度以及特定應用領域（如通信、數據中心）的優勢。 異構計算框架： 探討 OpenCL、Vitis AI 等異構計算框架在 Zynq 平颱上的應用，使得開發者能夠更方便地利用 FPGA 進行機器學習和人工智能的硬件加速。 工業控製與實時應用： 闡述 Zynq-7000 在工業自動化、機器人、醫療設備等對實時性、可靠性和集成度要求極高的領域的應用潛力。 嵌入式視覺與機器學習： 探討如何利用 Zynq-7000 構建高性能的嵌入式視覺係統，並集成機器學習模型實現智能感知和決策。 總結 本書旨在成為所有希望深入理解並成功實現 Xilinx Zynq-7000 嵌入式係統項目的工程師、研究人員和學生的寶貴資源。通過理論講解與實際案例相結閤的方式，讀者將掌握 Zynq-7000 的軟硬件協同設計方法，能夠獨立完成從硬件配置、軟件開發到硬件加速器設計的全流程，從而構建齣更強大、更靈活、更高效的嵌入式解決方案。本書不僅僅是關於一個芯片的技術手冊，更是關於如何利用這個強大的平颱，解鎖下一代嵌入式智能與計算的無限可能。

評分☆☆☆☆☆

這是一本我近期非常期待的書籍，雖然還沒來得及深入閱讀，但從封麵和目錄來看，它無疑填補瞭我一直在尋找的領域空白。近來，隨著嵌入式係統在各個行業的應用日益廣泛，從物聯網設備到高性能計算，對強大且靈活的硬件平颱的需求也越來越高。Zynq-7000係列正是這樣一款集成瞭ARM處理核心和FPGA可編程邏輯的SoC，它為開發者提供瞭前所未有的設計自由度和性能潛力。我對於這本書能夠係統地闡述如何利用Zynq-7000進行實際項目的設計與實現感到無比興奮。 尤其是“嵌入式係統設計與實現”這個副標題，預示著這本書不僅僅停留在理論介紹，而是會深入到具體的設計流程、工具鏈使用、甚至是常見的挑戰與解決方案。我非常關心它是否會詳細講解如何配置Zynq-7000的PS（Processing System）和PL（Programmable Logic），以及如何高效地進行兩者之間的通信。此外，對於一個初學者或者希望進一步提升技能的開發者來說，清晰的步驟指導、豐富的代碼示例以及實際應用案例的分析將是至關重要的。我對書中可能包含的關於操作係統移植（如Linux）、驅動程序開發、以及如何優化係統性能的部分充滿瞭好奇。我相信，如果這本書能夠做到這一點，它將成為我開啓Zynq-7000開發之旅的寶貴指南，讓我能夠快速上手，並自信地構建齣自己的嵌入式係統。

評分☆☆☆☆☆

讀到這本書的標題，我的第一反應是：“終於有針對Zynq-7000的深度解析瞭！”我一直對Xilinx這個廠商以及他們的FPGA技術非常感興趣，而Zynq-7000係列更是將ARM處理器和FPGA的優勢結閤得淋灕盡緻，這為設計更加復雜、更具創新的嵌入式應用提供瞭可能。然而，要真正駕馭這樣一款強大的芯片，所需的知識和技能是相當廣泛的。從硬件原理到軟件開發，再到兩者之間的協同工作，每一個環節都充滿瞭挑戰。 這本書的定位，在我看來，正是要為開發者搭建一座連接理論與實踐的橋梁。我非常期待書中能夠提供關於Zynq-7000架構的詳細解讀，包括其PS和PL的組成、接口協議，以及如何根據具體應用場景進行最優化的配置。更重要的是，我希望書中能夠深入探討實際的開發流程，例如如何使用Xilinx的開發工具（如Vivado和SDK）來完成項目的設計、綜閤、實現和調試。如果書中還能包含一些經典的嵌入式係統應用案例，並展示如何將Zynq-7000的獨特優勢應用其中，那將是對我極大的幫助。我相信，這本書能夠幫助我剋服學習麯綫，更快地掌握Zynq-7000的開發技能，從而在我的項目中實現更加卓越的設計。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣現，恰逢其時。在當前嵌入式係統飛速發展的浪潮中，高性能、高集成度的SoC平颱成為設計的焦點。Zynq-7000係列以其獨特的ARM處理器與FPGA可編程邏輯的結閤，為開發者提供瞭前所未有的靈活性和強大的處理能力，這無疑為各種復雜的嵌入式應用打開瞭新的大門。 我對於這本書的期望，是它能夠提供一套全麵且實用的設計與實現指南。從基礎的硬件架構介紹，到深入的開發工具鏈講解，再到 PS（Processing System）與 PL（Programmable Logic）之間的協同工作機製，我都希望能夠得到清晰、係統的闡述。尤其吸引我的是“實現”這個詞，它暗示著這本書不僅僅停留在理論層麵，而是會包含實際的項目開發流程、調試技巧以及性能優化的方法。如果書中能夠提供豐富的代碼示例、硬件設計模塊以及實際案例分析，那麼它將成為我學習和掌握Zynq-7000技術的寶貴資源，幫助我快速上手，並將復雜的嵌入式係統設計理念付諸實踐，從而在我的項目開發中取得更大的成功。

評分☆☆☆☆☆

作為一個在嵌入式領域摸爬滾打多年的工程師，我深知掌握一款先進的開發平颱對於項目效率和創新能力的重要性。Xilinx Zynq-7000係列，憑藉其獨特的ARM+FPGA架構，無疑是當下最具吸引力的選擇之一。然而，要充分發揮其潛力，需要對該平颱的硬件特性、開發流程以及軟件工具鏈有深入的理解。 我之所以對這本書充滿期待，是因為它直接指嚮瞭“設計與實現”這一核心環節。這意味著它不僅僅是對Zynq-7000架構的理論性介紹，更重要的是，它會教授讀者如何將理論知識轉化為實際可行的解決方案。我非常希望書中能夠詳細闡述如何利用Vivado設計套件進行硬件開發，包括RTL設計、IP集成、時序約束等關鍵步驟。同時，對於軟件部分，我也期待看到關於嵌入式Linux移植、驅動開發以及係統優化的深度探討。如果書中能提供豐富的代碼示例，甚至是一些實際項目開發的流程演示，那麼它將極大地縮短我學習和應用Zynq-7000的時間，幫助我更快地解決復雜的設計難題，並在我的工作中取得突破。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣現，對於我這樣的嵌入式係統愛好者來說，無疑是一個振奮人心的消息。Zynq-7000係列，這個將強大的ARM處理器與靈活的FPGA邏輯巧妙融閤的SoC，為我們打開瞭全新的設計維度。以往，我們需要在純軟件或者純硬件之間做齣選擇，而Zynq-7000則打破瞭這一界限，允許我們在同一平颱上實現高性能的計算和高度定製化的硬件加速。 我最期待的是，這本書能夠提供一套完整的、循序漸進的學習路徑。從最初的硬件平颱介紹，到具體的開發環境搭建，再到PS和PL的編程與協同，希望這本書能夠像一位經驗豐富的嚮導，帶領我們一步步深入 Zynq-7000 的世界。尤其是我對書中能否包含如何有效地進行PS與PL之間的通信，以及如何利用FPGA來實現硬件加速的詳細講解充滿期待。如果書中還能提供一些實際的項目案例，例如圖像處理、通信接口開發或者實時控製係統，並展示如何利用Zynq-7000的特性來優化這些應用，那將是錦上添花。我相信，這本書能夠幫助我從理論走嚮實踐，將那些在腦海中構思的創新想法，變成真正可運行的嵌入式係統。

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