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ALINX黑金AX7010/AX7020 开发板,Zynq7000开发平台配套教程V2。 本教程根据不同的侧重点分 4 部分:第一部分是基础篇,分别介绍开发板的上电捡测,硬件电路的介绍,ZYNQ 芯片的介绍,软件 Vivado 的安装,Linux 系统虚拟机的安装,PS 和 PL接口技术的介绍和 ZYNQ 开发流程的介绍。通过基础篇让大家对黑金开发板 AX7010/AX7020及 ZYNQ 芯片和开发有一个总体认识,为后面几部分的学习打好基础。第二部分是逻辑篇,在逻辑篇里我们把 ZYNQ 芯片当做普通的 FPGA 来使用,结合开发板和 ZYNQ 芯片的资源实现纯逻辑的开发。我们会通过大量的应用实例让大家了解和掌握 FPGA 的 Verilog 程序的设计及实现。 AX7010/AX7020 开发平台的硬件资源。
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ALINX 黑金 Zynq7000 开发平台
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我们承诺本教程并非一劳永逸,固守不变的文档。我们会根据论坛上大家的反馈意见,以
及实际的开发实践经验积累不断的修正和优化教程
文档修订记录:
版本 时间 描述
Rev1.0
2016-09-18
创建文档
V1.01
2016-11-07
格式整理
V1.02
2017-02-03
错误整理

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序
首先感谢大家购买黑金动力社区出品的 ZYNQ7000 的开发板 AX7010 和 AX7020! 您对我
们和我们产品的支持和信任,给我们增添了永往直前的信心和勇气。
赛灵思公司(Xilinx) 于 2012 年推出 Zynq7000 SOC 芯片解决方案,该方案将双核 ARM
Cortex-A9 和 FPGA Fabric 集成在一颗芯片上,通过内部总线连接,ARM 和 FPGA 之间的通
信速度大大提高,从而提高芯片整体性能。但同时,ARM 和 FPGA 两门之前独立的软硬件学科
在一颗芯片上应用,大大提高了芯片入门门槛。黑金这两年一直在筹划推出 Zynq7000 SOC 系
列硬件开发平台,同时编著一套教程,循序渐进,由浅入深,旨在让学员很轻松的入门,体验
最前沿的 ARM+FPGA SOC 技术。
本教程根据不同的侧重点分 4 部分:第一部分是基础篇,分别介绍开发板的上电捡测,硬
件电路的介绍,ZYNQ 芯片的介绍,软件 Vivado 的安装,Linux 系统虚拟机的安装,PS 和 PL
接口技术的介绍和 ZYNQ 开发流程的介绍。通过基础篇让大家对黑金开发板 AX7010/AX7020
及 ZYNQ 芯片和开发有一个总体认识,为后面几部分的学习打好基础。第二部分是逻辑篇,在
逻辑篇里我们把 ZYNQ 芯片当做普通的 FPGA 来使用,结合开发板和 ZYNQ 芯片的资源实现
纯逻辑的开发。我们会通过大量的应用实例让大家了解和掌握 FPGA 的 Verilog 程序的设计及
实现。 AX7010/AX7020 开发平台的硬件资源。
“播下一粒种子,收获一片森林”,更是黑金 ALINX 硬件开发的美好愿望,同时我们会在
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和大家一起讨论,一起学习,一起进步,一起成长。

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目录
序 ............................................................................................................................................................. 3
目录 ......................................................................................................................................................... 4
第一部分 基础篇 ................................................................................................................................... 8
第 1 章 AX7010/AX7020 开发板开箱检测 ........................................................................................ 8
1.1 准备工作.................................................................................................................................. 8
1.1.1 硬件配置 ...................................................................................................................... 8
1.1.2 USB 转 UART 驱动安装 ............................................................................................ 10
1.1.3 终端登录工具 SecureCRT 安装 .............................................................................. 10
1.2 外设连接................................................................................................................................ 14
1.3 实验操作................................................................................................................................ 14
第 2 章 ZYNQ7000 芯片的简介 ........................................................................................................ 17
2.1 PS 内部资源介绍 ................................................................................................................... 18
2.1 PL 内部资源介绍 ................................................................................................................... 19
第 3 章 Vivado 软件安装 .................................................................................................................... 20
3.1 VIVADO 软件介绍 ................................................................................................................ 20
3.2 VIVADO 软件版本 ................................................................................................................ 20
3.3 VIVADO 软件安装 ................................................................................................................ 21
第 4 章 Linux 系统虚拟机的安装 ....................................................................................................... 29
4.1 虚拟机的安装 ........................................................................................................................ 29
4.2 安装 ubuntu ......................................................................................................................... 30
第 5 章 PS 和 PL 接口技术详解 .......................................................................................................... 41
5.1 AXI 接口标准介绍 ................................................................................................................. 41
5.2 ZYNQ 的 AXI 资源 ............................................................................................................... 44
5.3 PL 端的 AXI 接口设计 .......................................................................................................... 45
5.4 AXI Interconnect ................................................................................................................. 46
第 6 章 ZYNQ 芯片开发流程的简介 .................................................................................................. 49
6.1 开发工具介绍 ........................................................................................................................ 49
6.2 开发流程说明 ........................................................................................................................ 50
第二部分 逻辑篇 ................................................................................................................................. 52
第 7 章 FPGA LED 控制实验 .............................................................................................................. 52
7.1 硬件介绍................................................................................................................................ 52
7.2 创建工程................................................................................................................................ 53
7.3 编写流水灯的 verilog 代码 ................................................................................................. 58

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7.4 添加 XDC 管脚约束文件 ..................................................................................................... 62
7.5 编译 ....................................................................................................................................... 66
7.6 下载和调试............................................................................................................................. 69
第 8 章 HDMI 输出实验 ...................................................................................................................... 73
8.1 HDMI 及 TMDS 原理 ........................................................................................................... 73
8.2 硬件介绍................................................................................................................................ 75
8.3 程序设计 ................................................................................................................................ 76
8.4 添加 XDC 管脚约束文件 ..................................................................................................... 79
8.5 编译和下载............................................................................................................................ 80
第三部分 SDK 篇 ................................................................................................................................ 81
第 9 章 Hello World 实验 .................................................................................................................. 81
9.1 Vivado 工程创建 .................................................................................................................. 81
9.2 ZYNQ 系统的配置 ................................................................................................................ 88
9.3 硬件导入 SDK ....................................................................................................................... 99
9.4 SDK 软件编程 ..................................................................................................................... 102
9.5 下载和调试.......................................................................................................................... 105
第 10 章 PL 端和 PS 端的协同设计流水灯实验 ............................................................................. 110
10.1 Vivado 工程创建 .............................................................................................................. 110
10.2 ZYNQ 系统的配置 ............................................................................................................ 111
10.3 添加 XDC 管脚约束文件 ................................................................................................. 121
10.4 编译生成比特流文件 ....................................................................................................... 122
10.5 硬件导入 SDK .................................................................................................................. 123
10.6 SDK 软件编程 ................................................................................................................... 125
10.7 下载和调试 ....................................................................................................................... 127
第 11 章 定时器中断实验................................................................................................................. 136
11.1 中断控制器和计数器 ........................................................................................................ 136
11.2 ZYNQ 系统的配置 ............................................................................................................ 137
11.3 硬件导入 SDK .................................................................................................................. 140
11.3 SDK 软件编程 ................................................................................................................... 142
11.4 下载和调试 ....................................................................................................................... 145
第 12 章 按键实验 ............................................................................................................................ 147
12.1 PS 和 PL 共享中断 ............................................................................................................ 147
12.2 Vivado 工程创建 .............................................................................................................. 148
12.3 添加按键 IP ....................................................................................................................... 150
12.4 添加按键管脚约束 ........................................................................................................... 157
12.5 编译生成比特流文件 ....................................................................................................... 158
12.6 硬件导入 SDK .................................................................................................................. 158
12.7 SDK 软件编程 ................................................................................................................... 160
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