### 嵌入式系统实验指导书概览
#### 实验一：熟悉开发板及开发工具
本实验旨在让学生对Zybo开发板有一个全面的认识，并掌握必要的开发工具的使用方法。
##### 开发板结构与基本硬件认识
**Zybo Board**是一款基于Xilinx Zynq-7000系列的开发板，它集成了FPGA和ARM Cortex-A9处理器，具有很强的灵活性和扩展性。了解其结构和各部分功能对于后续的实验至关重要。
- **电源输入**：Zybo Board支持三种不同的电源输入方式——通过USB接口供电、外部电源(J15)供电或外接电池供电。电源输入的选择可通过JP7排针座上的跳线来切换。值得注意的是，该板只能接受5V电源输入，其他电压可能导致设备损坏。
- **控制电源输入**：JP7排针座是控制电源输入的关键组件。通常情况下，使用USB接口（5V）供电较为简便。若使用外接电源或电池供电，则需确保电压稳定在5V或以下。
- **电源开关**：SW4电源开关用于控制电路板的通电与断电操作。
- **Zynq SoC**：这是Zybo的核心部件，结合了FPGA与双核ARM Cortex-A9 MPCore处理器。它由处理系统(PS)和可编程逻辑(PL)两部分组成，其中PS包括双核ARM Cortex-A9处理器，而PL则提供了强大的FPGA功能。MIO和EMIO是连接外部设备的重要接口，其中MIO提供了54个I/O端口，但它们不能被PL直接访问。
#### 安装开发工具
为了能够在Zybo上进行实验开发，需要安装一系列的开发工具：
1. **VMware Workstation**：虚拟机软件，用于搭建Linux开发环境。
2. **Ubuntu Linux操作系统**：推荐使用64位版本，作为主要的开发平台。
3. **Xilinx Vivado集成开发套件**：包括Windows版和Linux版，是进行FPGA设计的主要工具。
#### 实验二：开发板配置实验
本实验的目标是使用Vivado和SDK流程实现一个简单的嵌入式系统设计。
1. **创建Vivado项目**：这是开始任何设计的第一步，需要指定项目的名称、位置等基本信息。
2. **使用IP Integrator创建系统**：通过IP Integrator可以方便地将不同的IP核集成到设计中，构建复杂的系统级芯片(SoC)设计。
3. **添加GPIO实例**：GPIO（General-Purpose Input/Output）是通用输入输出接口，用于实现与外部硬件的交互。
4. **验证设计**：通过仿真验证设计的正确性。
5. **生成比特流**：比特流文件包含了配置FPGA所需的所有信息。
6. **将设计导出到SDK**：完成硬件设计后，需要将其导出到SDK中，以便进行软件开发。
7. **在SDK中创建应用程序**：编写运行于Zynq PS上的软件代码。
8. **硬件测试**：最后一步是在实际硬件上测试整个系统的设计与功能。
#### 实验三：嵌入式Linux移植实验
这一实验的重点在于学习如何在Zybo上移植并运行Linux操作系统。
- **完成Bootloader编译**：Bootloader负责初始化硬件资源，并加载操作系统。
- **完成Linux内核编译**：根据需要定制Linux内核配置，然后编译生成内核映像文件。
- **实现Linux移植**：在Zybo上部署编译好的Linux系统，实现完整的操作系统移植过程。
通过这三个实验的学习与实践，不仅能够熟悉Zybo开发板的各项特性及其使用方法，还能掌握嵌入式系统的硬件设计与软件开发流程，这对于深入理解和应用嵌入式技术至关重要。
