基于ZYNQ7020的FPGA+ARM开发_zynq7020

fpga

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MicroZus 开发平台参考教程

基于

ZYNQ 7020

的

FPGA + ARM

开发

0 前言 ....................................................................................................................................................... 1

1 Zynq - 7000 系列芯片简介 ............................................................................................................. 2

2 Vivado 开发环境安装 ....................................................................................................................... 4

3 Vivado 全流程概览 - LED 流水灯（PL） ................................................................................... 18

4 硬件环境的调优 - 按键检测（PL） ................................................................................................. 40

5 和片外芯片打交道 - IIC 读写 EEPROM（PL） .......................................................................... 46

6 片上调试的利器 - 用 ILA 在线调试 IIC 串口（PL） ................................................................... 53

7 节能环保 - 增量编译 FPGA 设计的小改动（PL） ....................................................................... 70

8 打包自己的设计 - 用户定义 IP 之模块打包（PL） ....................................................................... 78

9 逻辑设计中的即插即用 - 基于 IP 的设计之 HDMI 输出（PL） ................................................. 93

10 Zynq 处理器初探 - Hello Zynq（PS） ................................................................................ 111

11 Zynq 中断初探 - PPI 中断（PS） ........................................................................................... 129

12 Zynq 软硬件协同设计 - LED 流水灯（PS+PL） .................................................................... 136

13 Zynq 软硬件协同设计 - 按键中断检测（PS+PL）.................................................................. 149

14 Zynq 软硬件协同设计 - 按键非中断检测（PS+PL）.............................................................. 164

15 Zynq 软硬件协同设计 - EMIO（PS+PL） .............................................................................. 177

16 Zynq 软硬件协同设计 - AXI4 IP 打包（PS+PL） ................................................................ 193

17 Zynq 软硬件协同设计 - IIC 读写 EEPROM（PS+PL） ...................................................... 206

18 Zynq 软硬件协同设计 - DRAM 读写操作（PS+PL） ........................................................... 222

19 Zynq 软硬件协同设计 - HDMI 输出（PS+PL） ..................................................................... 235

20 Zynq 软硬件协同设计 - 从 Flash 和 SD 卡启动（PS+PL） ................................................ 275

21 Zynq Linux 开发 - VirtualBox 安装 Ubuntu14.04 ..................................................... 293

22 Zynq Linux 开发 - PetaLinux 工具安装 ........................................................................... 316

23 Zynq Linux 开发 - 从 QSPI-Flash 启动 PetaLinux ..................................................... 321

24 Zynq Linux 开发 - 从 SD 卡启动 PetaLinux ................................................................... 343

25 Zynq Linux 开发 - 基于 TCF-agent 调试 Linux 应用程序 ............................................ 364

0 前言

 必要性

开发此教程之前，作者一直在问自己，它存在的必要性是什么。因为 Xilinx 有官方的开发板

和用户手册，也有非常有名的第三方开发板厂商如 Digilent，还有淘宝上各式各样的开发板。但

是，它们都存在诸多问题：

 Xilinx 官方开发板：价格昂贵，内容简略，对开发者要求较高。

 Digilent 开发板：价格昂贵，内容简略，对开发者要求较高。

 淘宝上其他开发板：良莠不齐，内容东拼西凑，只是简单步骤的罗列，代码混乱。

 读者需要什么

当然是学会 FPGA 开发。作者本人在 FPGA 逻辑设计领域摸爬滚打也有 7，8 年了，一开始也

买过市面上的一些板卡，但大部分开发板，只是简单步骤的罗列，再加上一些没有为什么的代

码，而且各式各样的代码风格也让我深受其害。因为做 FPGA 开发的大都是硬件工程师，没有受

过系统的软件开发训练，代码混乱就可想而知。所以这本教程，也带有作者多年的点滴经验和

体会，希望能帮读者迅速入门，少走弯路。

 为什么学习 ZYNQ 平台

有工科背景的读者，大部分都接触过单片机，DSP，FPGA 开发，单片机和 DSP 自身带有 CPU

和指令集，相当于一个完整的微型系统，而 FPGA 以前常常用来做粘合逻辑，对于大型项目，往

往要外接 DSP 作为主处理器负责流程控制和调度，而 FPAG 作为协处理器负责大规模并行计算，

所以可以说以前的 FPGA 是没有大脑的，随着 Altera 和 Xilinx 推出带 Nios 和 Microblaze 软核的

FPGA，这种状况得以缓解。ZYNQ 平台的推出，更使得基于 FPGA 的片上系统（SoC）成为可能。

ZYNQ 是 Xilinx 推出的 FPGA 加 ARM 解决方案，片内总线采用 AXI 总线协议（AMBA 3.0），

相比较于常用的 AHB 总线协议（AMBA 2.0），其性能和带宽均有大幅提升。随着数字系统越来

越复杂，软硬件协同设计越来越困难，FPGA 加 ARM 这种低成本 SoC 解决方案是大势所趋。

 为什么选择我们

针对以上各种问题，MicroPhase 为读者推出高性价比的开发板和内容详实的参考教程，不

只告诉你怎么做，更要告诉你为什么，从而帮助读者迅速入门，轻松进阶，稳步提高，进而领

略到 FPGA 加 ARM 开发的乐趣。

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HDDZ_yanfabu

2020-08-07

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熊猫大力

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