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Xilinx Zynq-7000嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn):基于ArmCortex-A9雙核處理器和Vivado的設(shè)計方法

Xilinx Zynq-7000嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn):基于ArmCortex-A9雙核處理器和Vivado的設(shè)計方法

作者：何賓編著
出版社：電子工業(yè)出版社出版時間：2019-11-01
開本： 26cm 頁數(shù)： 25,731頁
中 圖 價:¥107.4(6.0折) 定價  ¥179.0 登錄后可看到會員價
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Xilinx Zynq-7000嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn):基于ArmCortex-A9雙核處理器和Vivado的設(shè)計方法 版權(quán)信息

Xilinx Zynq-7000嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn):基于ArmCortex-A9雙核處理器和Vivado的設(shè)計方法 本書特色

本書是作者在已經(jīng)出版的 《Xilinx Zynq-7000嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)：基于ARM Cortex-A9雙核處理器和Vivado的設(shè)計方法》 一書的基礎(chǔ)上進行修訂而成的。 本書新修訂后內(nèi)容增加到30章。修訂后，本書的一大特色就是加入了Arm架構(gòu)及分類、使用PetaLinux工具在Zynq-7000 SoC上搭建Ubuntu操作系統(tǒng)，以及在Ubuntu操作系統(tǒng)環(huán)境下搭建Python語言開發(fā)環(huán)境，并使用Python語言開發(fā)應(yīng)用程序的內(nèi)容。本書修訂后。進一步降低了讀者學(xué)習(xí)Arm Cortex-A9嵌入式系統(tǒng)的門檻，并引入了在Zynq-7000 SoC上搭建Ubuntu操作系統(tǒng)的新方法。此外，將流行的Python語言引入到Arm嵌入式系統(tǒng)中，進一步拓寬了在Arm嵌入式系統(tǒng)上開發(fā)應(yīng)用程序的方法。

Xilinx Zynq-7000嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn):基于ArmCortex-A9雙核處理器和Vivado的設(shè)計方法 內(nèi)容簡介

本書是作者在已經(jīng)出版的 《Xilinx Zynq-7000嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)：基于ARM Cortex-A9雙核處理器和Vivado的設(shè)計方法》 一書的基礎(chǔ)上進行修訂而成的。 本書新修訂后內(nèi)容增加到30章。修訂后，本書的一大特色就是加入了Arm架構(gòu)及分類、使用PetaLinux工具在Zynq-7000 SoC上搭建Ubuntu操作系統(tǒng)，以及在Ubuntu操作系統(tǒng)環(huán)境下搭建Python語言開發(fā)環(huán)境，并使用Python語言開發(fā)應(yīng)用程序的內(nèi)容。本書修訂后。進一步降低了讀者學(xué)習(xí)Arm Cortex-A9嵌入式系統(tǒng)的門檻，并引入了在Zynq-7000 SoC上搭建Ubuntu操作系統(tǒng)的新方法。此外，將流行的Python語言引入到Arm嵌入式系統(tǒng)中，進一步拓寬了在Arm嵌入式系統(tǒng)上開發(fā)應(yīng)用程序的方法。

Xilinx Zynq-7000嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn):基于ArmCortex-A9雙核處理器和Vivado的設(shè)計方法 目錄

目 錄
第 章 Zynq - 7000 SoC設(shè)計導(dǎo)論 1
1.1 全可編程片上系統(tǒng)基礎(chǔ)知識 1
1.1.1 全可編程片上系統(tǒng)的演進 1
1.1.2 SoC與MCU和CPU的比較 3
1.1.3 全可編程SoC誕生的背景 4
1.1.4 可編程SoC系統(tǒng)技術(shù)特點 5
1.1.5 全可編程片上系統(tǒng)中的處理器類型 5
1.2 Arm架構(gòu)及分類 6
1.2.1 M - Profile 7
1.2.2 R - Profile 9
1.2.3 A - Profile 10
1.3 Zynq - 7000 SoC功能和結(jié)構(gòu) 11
1.3.1 Zynq - 7000 SoC產(chǎn)品分類及資源 12
1.3.2 Zynq - 7000 SoC的功能 12
1.3.3 Zynq - 7000 SoC處理系統(tǒng)PS的構(gòu)成 14
1.3.4 Zynq - 7000 SoC可編程邏輯PL的構(gòu)成 19
1.3.5 Zynq - 7000 SoC內(nèi)的互聯(lián)結(jié)構(gòu) 20
1.3.6 Zynq - 7000 SoC的供電引腳 22
1.3.7 Zynq - 7000 SoC內(nèi)MIO到EMIO的連接 23
1.3.8 Zynq - 7000 SoC內(nèi)為PL分配的信號 28
1.4 Zynq - 7000 SoC在嵌入式系統(tǒng)中的優(yōu)勢 30
1.4.1 使用PL實現(xiàn)軟件算法 30
1.4.2 降低功耗 32
1.4.3 實時減負 33
1.4.4 可重配置計算 34
第 章 AMBA規(guī)范 35
2.1 AMBA規(guī)范及發(fā)展 35
2.1.1 AMBA 1 36
2.1.2 AMBA 2 36
2.1.3 AMBA 3 36
2.1.4 AMBA 4 37
2.1.5 AMBA 5 38
2.2 AMBA APB規(guī)范 40
2.2.1 AMBA APB寫傳輸 40
2.2.2 AMBA APB讀傳輸 42
2.2.3 AMBA APB錯誤響應(yīng) 43
2.2.4 操作狀態(tài) 44
2.2.5 AMBA 3 APB信號 44
2.3 AMBA AHB規(guī)范 45
2.3.1 AMBA AHB結(jié)構(gòu) 45
2.3.2 AMBA AHB操作 46
2.3.3 AMBA AHB傳輸類型 48
2.3.4 AMBA AHB猝發(fā)操作 50
2.3.5 AMBA AHB傳輸控制信號 53
2.3.6 AMBA AHB地址譯碼 54
2.3.7 AMBA AHB從設(shè)備傳輸響應(yīng) 55
2.3.8 AMBA AHB數(shù)據(jù)總線 58
2.3.9 AMBA AHB傳輸仲裁 59
2.3.10 AMBA AHB分割傳輸 64
2.3.11 AMBA AHB復(fù)位 67
2.3.12 關(guān)于AHB數(shù)據(jù)總線的位寬 67
2.3.13 AMBA AHB接口設(shè)備 68
2.4 AMBA AXI4規(guī)范 69
2.4.1 AMBA AXI4概述 69
2.4.2 AMBA AXI4功能 70
2.4.3 AMBA AXI4互聯(lián)結(jié)構(gòu) 78
2.4.4 AXI4 - Lite功能 79
2.4.5 AXI4 - Stream功能 80
第 章 Zynq - 7000系統(tǒng)公共資源及特性 83
3.1 時鐘子系統(tǒng) 83
3.1.1 時鐘子系統(tǒng)架構(gòu) 83
3.1.2 CPU時鐘域 84
3.1.3 時鐘編程實例 86
3.1.4 時鐘子系統(tǒng)內(nèi)的生成電路結(jié)構(gòu) 87
3.2 復(fù)位子系統(tǒng) 91
3.2.1 復(fù)位子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和層次 92
3.2.2 復(fù)位流程 93
3.2.3 復(fù)位的結(jié)果 94
第 章 Zynq調(diào)試和測試子系統(tǒng) 95
4.1 JTAG和DAP子系統(tǒng) 95
4.1.1 JTAG和DAP子系統(tǒng)功能 97
4.1.2 JTAG和DAP子系統(tǒng)I/O信號 99
4.1.3 編程模型 99
4.1.4 Arm DAP控制器 101
4.1.5 跟蹤端口接口單元（TPIU） 102
4.1.6 Xilinx TAP控制器 102
4.2 CoreSight系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能 103
4.2.1 CoreSight結(jié)構(gòu)概述 103
4.2.2 CoreSight系統(tǒng)功能 104
第 章 Cortex - A9處理器及指令集 107
5.1 應(yīng)用處理單元概述 107
5.1.1 基本功能 107
5.1.2 系統(tǒng)級視圖 108
5.2 Cortex - A9處理器結(jié)構(gòu) 110
5.2.1 處理器模式 111
5.2.2 寄存器 113
5.2.3 流水線 118
5.2.4 分支預(yù)測 118
5.2.5 指令和數(shù)據(jù)對齊 119
5.2.6 跟蹤和調(diào)試 121
5.3 Cortex - A9處理器指令集 122
5.3.1 指令集基礎(chǔ) 122
5.3.2 數(shù)據(jù)處理操作 125
5.3.3 存儲器指令 130
5.3.4 分支 131
5.3.5 飽和算術(shù) 133
5.3.6 雜項指令 134
第 章 Cortex - A9片上存儲器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能 138
6.1 L1高速緩存 138
6.1.1 高速緩存背景 138
6.1.2 高速緩存的優(yōu)勢和問題 139
6.1.3 存儲器層次 140
6.1.4 高速緩存結(jié)構(gòu) 140
6.1.5 緩存策略 145
6.1.6 寫和取緩沖區(qū) 147
6.1.7 緩存性能和命中速度 147
6.1.8 無效和清除緩存 147
6.1.9 一致性點和統(tǒng)一性點 149
6.1.10 Zynq - 7000中Cortex - A9 L1高速緩存的特性 151
6.2 存儲器順序 153
6.2.1 普通、設(shè)備和強順序存儲器模型 154
6.2.2 存儲器屬性 155
6.2.3 存儲器屏障 155
6.3 存儲器管理單元 159
6.3.1 MMU功能描述 160
6.3.2 虛擬存儲器 161
6.3.3 轉(zhuǎn)換表 162
6.3.4 頁表入口域的描述 165
6.3.5 TLB構(gòu)成 167
6.3.6 存儲器訪問順序 169
6.4 偵聽控制單元 170
6.4.1 地址過濾 171
6.4.2 SCU主設(shè)備端口 171
6.5 L2高速緩存 171
6.5.1 互斥L2 - L1高速緩存配置 173
6.5.2 高速緩存替換策略 174
6.5.3 高速緩存鎖定 174
6.5.4 使能/禁止L2高速緩存控制器 176
6.5.5 RAM訪問延遲控制 176
6.5.6 保存緩沖區(qū)操作 176
6.5.7 在Cortex - A9和L2控制器之間的優(yōu)化 177
6.5.8 預(yù)取操作 178
6.5.9 編程模型 179
6.6 片上存儲器 180
6.6.1 片上存儲器概述 180
6.6.2 片上存儲器功能 181
6.7 系統(tǒng)地址分配 186
6.7.1 地址映射 186
6.7.2 系統(tǒng)總線主設(shè)備 188
6.7.3 I/O外設(shè) 188
6.7.4 SMC存儲器 188
6.7.5 SLCR寄存器 188
6.7.6 雜項PS寄存器 189
6.7.7 CPU私有寄存器 189
第 章 Zynq - 7000 SoC的Vivado基本設(shè)計流程 190
7.1 創(chuàng)建新的工程 190
7.2 使用IP集成器創(chuàng)建處理器系統(tǒng) 192
7.3 生成頂層HDL并導(dǎo)出設(shè)計到SDK 197
7.4 創(chuàng)建應(yīng)用測試程序 199
7.5 設(shè)計驗證 202
7.5.1 驗證前的硬件平臺準備 202
7.5.2 設(shè)計驗證的具體實現(xiàn) 203
7.6 SDK調(diào)試工具的使用 205
7.6.1 打開前面的設(shè)計工程 205
7.6.2 導(dǎo)入工程到SDK 205
7.6.3 建立新的存儲器測試工程 205
7.6.4 運行存儲器測試工程 206
7.6.5 調(diào)試存儲器測試工程 207
7.7 SDK性能分析工具 209
第 章 Arm GPIO的原理和控制實現(xiàn) 213
8.1 GPIO模塊原理 213
8.1.1 GPIO接口及功能 214
8.1.2 GPIO編程流程 217
8.1.3 I/O接口 218
8.1.4 部分寄存器說明 218
8.1.5 底層讀/寫函數(shù)說明 220
8.1.6 GPIO的API函數(shù)說明 220
8.2 Vivado環(huán)境下MIO讀/寫控制的實現(xiàn) 221
8.2.1 調(diào)用底層讀/寫函數(shù)編寫GPIO應(yīng)用程序 221
8.2.2 調(diào)用API函數(shù)編寫控制GPIO應(yīng)用程序 224
8.3 Vivado環(huán)境下EMIO讀/寫控制的實現(xiàn) 226
8.3.1 調(diào)用底層讀/寫函數(shù)編寫GPIO應(yīng)用程序 227
8.3.2 調(diào)用API函數(shù)編寫控制GPIO應(yīng)用程序 232
第 章 Cortex - A9異常與中斷原理及實現(xiàn) 236
9.1 異常原理 236
9.1.1 異常類型 237
9.1.2 異常處理 241
9.1.3 其他異常句柄 242
9.1.4 Linux異常程序流 243
9.2 中斷原理 244
9.2.1 外部中斷請求 244
9.2.2 Zynq - 7000 SoC內(nèi)的中斷環(huán)境 247
9.2.3 中斷控制器的功能 248
9.3 Vivado環(huán)境下中斷系統(tǒng)的實現(xiàn) 252
9.3.1 Cortex - A9處理器中斷及異常初始化流程 252
9.3.2 Cortex - A9 GPIO控制器初始化流程 252
9.3.3 導(dǎo)出硬件設(shè)計到SDK 253
9.3.4 創(chuàng)建新的應(yīng)用工程 253
9.3.5 運行應(yīng)用工程 256
第 章 Cortex - A9定時器原理及實現(xiàn) 257
10.1 定時器系統(tǒng)架構(gòu) 257
10.1.1 CPU私有定時器和看門狗定時器 257
10.1.2 全局定時器/計數(shù)器 258
10.1.3 系統(tǒng)級看門狗定時器 259
10.1.4 3重定時器/計數(shù)器 261
10.1.5 I/O信號 264
10.2 Vivado環(huán)境下定時器的控制實現(xiàn) 264
10.2.1 打開前面的設(shè)計工程 265
10.2.2 創(chuàng)建SDK軟件工程 265
10.2.3 運行軟件應(yīng)用工程 267
第 章 Cortex - A9 DMA控制器原理及實現(xiàn) 268
11.1 DMA控制器架構(gòu) 268
11.2 DMA控制器功能 271
11.2.1 考慮AXI交易的因素 272
11.2.2 DMA管理器 273
11.2.3 多通道數(shù)據(jù)FIFO（MFIFO） 274
11.2.4 存儲器—存儲器交易 274
11.2.5 PL外設(shè)AXI交易 274
11.2.6 PL外設(shè)請求接口 275
11.2.7 PL外設(shè)長度管理 276
11.2.8 DMAC長度管理 277
11.2.9 事件和中斷 278
11.2.10 異常終止 278
11.2.11 安全性 280
11.2.12 IP配置選項 282
11.3 DMA控制器編程指南 282
11.3.1 啟動控制器 282
11.3.2 執(zhí)行DMA傳輸 282
11.3.3 中斷服務(wù)例程 282
11.3.4 寄存器描述 283
11.4 DMA引擎編程指南 284
11.4.1 寫微代碼編程用于AXI交易的CCRx 284
11.4.2 存儲器到存儲器傳輸 284
11.4.3 PL外設(shè)DMA傳輸長度管理 287
11.4.4 使用一個事件重新啟動DMA通道 289
11.4.5 中斷一個處理器 289
11.4.6 指令集參考 290
11.5 編程限制 291
11.6 系統(tǒng)功能之控制器復(fù)位配置 292
11.7 I/O接口 293
11.7.1 AXI主接口 293
11.7.2 外設(shè)請求接口 293
11.8 Vivado環(huán)境下DMA傳輸?shù)膶崿F(xiàn) 294
11.8.1 DMA控制器初始化流程 295
11.8.2 中斷控制器初始化流程 295
11.8.3 中斷服務(wù)句柄處理流程 296
11.8.4 導(dǎo)出硬件設(shè)計到SDK 296
11.8.5 創(chuàng)建新的應(yīng)用工程 297
11.8.6 運行軟件應(yīng)用工程 303
第 章 Cortex - A9安全性擴展 305
12.1 TrustZone硬件架構(gòu) 305
12.1.1 多核系統(tǒng)的安全性擴展 307
12.1.2 普通世界和安全世界的交互 307
12.2 Zynq - 7000 APU內(nèi)的TrustZone 308
12.2.1 CPU安全過渡 309
12.2.2 CP15寄存器訪問控制 310
12.2.3 MMU安全性 310
12.2.4 L1緩存安全性 311
12.2.5 安全異？刂 311
12.2.6 CPU調(diào)試TrustZone訪問控制 311
12.2.7 SCU寄存器訪問控制 312
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Xilinx Zynq-7000嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn):基于ArmCortex-A9雙核處理器和Vivado的設(shè)計方法 作者簡介

著名的嵌入式技術(shù)和EDA技術(shù)專家，長期從事電子設(shè)計自動化方面的教學(xué)和科研工作，與全球多家知名的半導(dǎo)體廠商和EDA工具廠商大學(xué)計劃保持緊密合作。目前已經(jīng)出版嵌入式和EDA方面的著作近60部，內(nèi)容涵蓋電路仿真、電路設(shè)計、可編程邏輯器件、數(shù)字信號處理、單片機、嵌入式系統(tǒng)、片上可編程系統(tǒng)等。典型的代表作有《Xilinx FPGA設(shè)計權(quán)威指南》、《Altium Designer13.0電路設(shè)計、仿真與驗證權(quán)威指南》、《Xilinx FPGA數(shù)字設(shè)計：從門級到行為級的雙重描述》、《Xilinx FPGA數(shù)字信號處理權(quán)威指南：從HDL、模型到C的描述》、《STC單片機原理及應(yīng)用》、《Altium Designer15.0電路仿真、設(shè)計、驗證與工藝實現(xiàn)權(quán)威指南》、《STC單片機C語言程序設(shè)計》、《Cypress WICED物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)指南：從傳感器、無線接入到云端的設(shè)計與實現(xiàn)》，以及《模擬電子系統(tǒng)設(shè)計指南（基礎(chǔ)篇）：從半導(dǎo)體、分立元件到ADI集成電路的分析與實現(xiàn)》。

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