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基于 片上嵌入式系统的用户 开
发
随着 技术的发展,在 上实现片上系统在技术上已经可能。基于 片
上系统开发已成为目前 应用的一个热点。但是基于 片上系统对使用者的知识
要求比较高,使用流程比较复杂,参考资料不多。成为目前开发者应用的瓶颈。
本书针对基于 片上系统开发的核心,用户 的开发,并结合 的嵌入式开
发工具 ,详细讲解了怎么去开发和调试客户自己的用户硬件外设(用户 ),使得开
发者可以很快地熟练使用 ,进行自己的片上系统开发。
书中内容主要针对嵌入式用户硬件外设的开发流程和调试方法,不涉及开发语言的细节。
在使用本书前必须熟练掌握硬件描述语言。
本书基于 的嵌入式开发平台,讲解了嵌入式系统的基本概念; 原理和
处理器和最新的多端口内存控制器()。以基于 个不同总线和接口
的试验,详细讲述了怎样开发用户自定义 。
本书前三章以基本概念介绍为主。后四章以试验为主,分别介绍了在 嵌入式开发
平台上常用接口上用户 开发的实现:第 章是介绍了 工具的使用流程;第 章是
总线的用户 的开发;第 章是 总线的用户 的开发;第 章是多端口内存控
制器()中 接口的用户 的开发。
基于 的片上嵌入式是一个实践性很强的课,本书结合具体的试验,详细讲解了开
发工程。能很快帮助客户熟悉用户 的开发。鉴于笔者经验有限,在书籍的编写和校核过
程中难免存在纰漏。望读者多多指正,及时提出宝贵意见。
在本书的编纂过程中,复旦大学电气工程专业大四学生张稀楠完成了第四、五、六、七
章的实验部分,并从中提取出上述各章主要内容的初稿;大四学生马磊完成了第二、三章
内容和第四、五、六章中基本概念的介绍和相关结构分析的初稿,并对第一章进行了修改
他们都是本书的作者。 另外,上海交通大学微电子学院研二学生许昀、祝翔宇和大四学生
阙志强一同协助完成了本书的审核与整理工作,为最终定稿花费了许多宝贵时间。在此表
示由衷的感谢。
最后,衷心地希望本书能给从事嵌入式系统开发或学习的读者以帮助。
第 1 章 基于 XILINX FPGA 嵌入式系统片上系统开发概述
是全球领先的可编程逻辑完整解决方案的供应商。 ! 公司成立于 "#$ 年。
并首创了现场可编程逻辑阵列()这一创新性的技术,并于 "#$ 年首次推出商业
化产品。随着 技术的发展, 的逻辑容量越来越大,成本越来越低。在这种趋
势下, 可以代替系统中越来越多的器件,最后发展到 片上系统。
第 1 章 XILINX 简介
是全球领先的可编程逻辑完整解决方案的供应商。 ! 公司成立于 "#$ 年。
并首创了现场可编程逻辑阵列()这一创新性的技术,并于 "#$ 年首次推出商业
化产品。目前 ! 满足了全世界对 产品一半以上的需求。 ! 可编程逻辑解决
方案缩短了电子设备制造商开发产品的周期并加快了产品面市的速度,从而减小了制造商
的风险。 ! 产品已经被广泛应用于从无线电话基站到 % 播放机的数字多媒体电子
应用技术中。传统的半导体公司只有几百个客户,而 ! 在全世界有 ,&& 多家客户
及 &,&&& 多个设计开端。其客户包括 ',(
)('(,,(( ,*+'(*,,-''./0,,* '
12 3(,',,/,',(* 3, (, ),
* ()('( 以及 1(24。
! 的主流 分为两大类,一种侧重低成本应用,容量中等,性能可以满足一
般的逻辑设计要求的 ' 系列;还有一种侧重于高性能应用,容量大,性能能满足各
类高端应用 %'! 系列,用户可以根据自己实际应用要求进行选择。 在性能可以满足的
情况下,优先选择低成本器件。目前高端的 %'! 系列已经从开始的 %'! 发展到最近
的 %'!。如下图 "5"5" 所示。
图 "5"5"%'! 的发展史
第 2 节 基于 XILINX FPGA 片上嵌入式系统简介
随着 技术的发展, 的逻辑容量越来越大,成本越来越低。在这种趋势下,
可以代替系统中越来越多的器件,最后发展到 片上系统。
图 "565"系统设计的综合
为了迎合这种趋势,从 %'!. 开始, 在其高端的部分器件中增加了多个硬
核 - 内核,以推动这种趋势。
图 "5656 内核嵌入式系统设计
同时, 还推出了自己的 6 位软核 ,用来替代片上的微控制器,帮助
客户缩小 板的面积和器件数量,并降低整个系统的成本。 在最初 是基
于 787 .22*(9总线:在 发展到 5& 的时候8对应的
版本为 #569: 也采用了和 一样的 总线。同时 还在 总整
合了 (多端口内存控制)。客户的数据可以直接从外设写入内存,也可以直接从内
存读出,大大提高的系统的效率。 这样大量的数据搬运可以不通过 总线而直接完成。
的带宽可以完全由 ;7< 使用。 的构架和使用会在第三章中详细讲述。
考虑到带有 的处理器的芯片和开发板价格较高,所以本书将以 5& 和
#56 为基础来讲述怎样开发用户 。 由于 和 在目前使用同样的总线。
所以并不需要改动或加入总线桥。
图 "565基于 7 的
图 "565基于 和 的
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