《基于XILINX FPGA嵌入式系统设计与开发》第八章

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《基于XILINX FPGA嵌入式系统设计与开发》第八章

随着微电子工艺的发展，现在可编程门阵列容量越来越大，片上系统设计开发已经成为可能。跨行业的开发融合，使得嵌入式系统得到了前所未有的发展。EDK，Embedded Development Kit，是Xilinx公司面向嵌入式系统开发的一个完整的开发环境。EDK适用于MicroBlaze或者PowerPC系统开发，同样也适用于Xilinx最新的7系列ZYNQ的开发。本章将结合实例，介绍EDK开发平台、调试方式以及下载。

8.1 EDK软件介绍
EDK(Embedded Development Kit)，嵌入式开发套件，是Xilinx公司开发的一套使开发者能够基于Xilinx FPGA器件设计一个完整的嵌入式处理器的工具。EDK开发套件包括了Xilinx Platform Studio(XPS)和Software Development Kit(SDK)。

XPS，是MicroBlaze嵌入式处理器系统的硬件开发环境，使用XPS，可以很直接的使用GUI进行硬件平台的搭建，与ISE开发环境类似。

SDK，是一个集成开发环境，用于C/C++嵌入式软件一样程序的建立，通过BSP，与XPS进行无缝连接和验证。SDK是建立在Eclipse的开源框架下，对于用过基于Eclipse的开发环境的开发人员，会缩短熟悉SDK的周期。

8.1.1 软件安装与库编译
      EDK的安装，可以选择与ISE一起安装，也可以单独安装，如下图所示。安装选项ISE Design Suite: Embedded Edition和ISE Design Suite: System Edition分别表示单独安装和与Xilinx开发软件全部安装，对于后者，安装需要的空间更大。如图8-1所示，对于后续的步骤与安装ISE一致，在此不再赘述，可参考Xilinx ISE安装章节。



图8-1 EDK软件安装

当软件安装EDK软件安装好后，可以对EDK所有的库进行编译，以供功能仿真使用。单击Xilinx ISE Design Suite 13.2 ->ISE Design Tools->Tools->Simulation Library Compilation Wizard进行编译，部分向导与ISE编译库章节一致，如图8-2所示，在进行下图向导时，选择EDK Simulation Library进行库编译，库编译成功如图8-3所示。



图8-2 EDK库编译选项



图8-3 EDK库编译成功

当完成编译后，可以在安装目录\13.2\ISE_DS\ISE下得到modelsim.ini文件，生成库路径如下，将下述的路径加入到Modelsim安装路径下的Modelsim.ini文件中，即可为后面使用Modelsim仿真EDK作基础。

edk = C:\Xilinx\13.2\ISE_DS\ISE\mti_se\6.6d\nt/edk

cdn_axi3_master_bfm_wrap_v1_00_a = C:\Xilinx\13.2\ISE_DS\ISE\mti_se\6.6d\nt/edk/cdn_axi3_master_bfm_wrap_v1_00_a

cdn_axi3_slave_bfm_wrap_v1_00_a = C:\Xilinx\13.2\ISE_DS\ISE\mti_se\6.6d\nt/edk/cdn_axi3_slave_bfm_wrap_v1_00_a

…

…

xps_usb2_device_v4_00_a = C:\Xilinx\13.2\ISE_DS\ISE\mti_se\6.6d\nt/edk/xps_usb2_device_v4_00_a

xps_usb2_device_v5_00_a = C:\Xilinx\13.2\ISE_DS\ISE\mti_se\6.6d\nt/edk/xps_usb2_device_v5_00_a

xps_usb2_device_v6_00_a = C:\Xilinx\13.2\ISE_DS\ISE\mti_se\6.6d\nt/edk/xps_usb2_device_v6_00_a

8.1.2 EDK设计流程
      在进行嵌入式系统设计开发时，完整的设计流程包括了硬件平台的设计与调试、软件应用程序的编写与调试。EDK基本的开发流程如图8-4所示。

第八章 EDK开发环境

随着微电子工艺的发展，现在可编程门阵列容量越来越大，片上系统设计开发已经成为可能。跨行业的开发融合，使得嵌入式系统得到了前所未有的发展。EDK，Embedded Development Kit，是Xilinx公司面向嵌入式系统开发的一个完整的开发环境。EDK适用于MicroBlaze或者PowerPC系统开发，同样也适用于Xilinx最新的7系列ZYNQ的开发。本章将结合实例，介绍EDK开发平台、调试方式以及下载。

8.1 EDK软件介绍
EDK(Embedded Development Kit)，嵌入式开发套件，是Xilinx公司开发的一套使开发者能够基于Xilinx FPGA器件设计一个完整的嵌入式处理器的工具。EDK开发套件包括了Xilinx Platform Studio(XPS)和Software Development Kit(SDK)。

XPS，是MicroBlaze嵌入式处理器系统的硬件开发环境，使用XPS，可以很直接的使用GUI进行硬件平台的搭建，与ISE开发环境类似。

SDK，是一个集成开发环境，用于C/C++嵌入式软件一样程序的建立，通过BSP，与XPS进行无缝连接和验证。SDK是建立在Eclipse的开源框架下，对于用过基于Eclipse的开发环境的开发人员，会缩短熟悉SDK的周期。

8.1.1 软件安装与库编译
      EDK的安装，可以选择与ISE一起安装，也可以单独安装，如下图所示。安装选项ISE Design Suite: Embedded Edition和ISE Design Suite: System Edition分别表示单独安装和与Xilinx开发软件全部安装，对于后者，安装需要的空间更大。如图8-1所示，对于后续的步骤与安装ISE一致，在此不再赘述，可参考Xilinx ISE安装章节。



图8-1 EDK软件安装

当软件安装EDK软件安装好后，可以对EDK所有的库进行编译，以供功能仿真使用。单击Xilinx ISE Design Suite 13.2 ->ISE Design Tools->Tools->Simulation Library Compilation Wizard进行编译，部分向导与ISE编译库章节一致，如图8-2所示，在进行下图向导时，选择EDK Simulation Library进行库编译，库编译成功如图8-3所示。



图8-2 EDK库编译选项



图8-3 EDK库编译成功

当完成编译后，可以在安装目录\13.2\ISE_DS\ISE下得到modelsim.ini文件，生成库路径如下，将下述的路径加入到Modelsim安装路径下的Modelsim.ini文件中，即可为后面使用Modelsim仿真EDK作基础。

edk = C:\Xilinx\13.2\ISE_DS\ISE\mti_se\6.6d\nt/edk

cdn_axi3_master_bfm_wrap_v1_00_a = C:\Xilinx\13.2\ISE_DS\ISE\mti_se\6.6d\nt/edk/cdn_axi3_master_bfm_wrap_v1_00_a

cdn_axi3_slave_bfm_wrap_v1_00_a = C:\Xilinx\13.2\ISE_DS\ISE\mti_se\6.6d\nt/edk/cdn_axi3_slave_bfm_wrap_v1_00_a

…

…

xps_usb2_device_v4_00_a = C:\Xilinx\13.2\ISE_DS\ISE\mti_se\6.6d\nt/edk/xps_usb2_device_v4_00_a

xps_usb2_device_v5_00_a = C:\Xilinx\13.2\ISE_DS\ISE\mti_se\6.6d\nt/edk/xps_usb2_device_v5_00_a

xps_usb2_device_v6_00_a = C:\Xilinx\13.2\ISE_DS\ISE\mti_se\6.6d\nt/edk/xps_usb2_device_v6_00_a

8.1.2 EDK设计流程
      在进行嵌入式系统设计开发时，完整的设计流程包括了硬件平台的设计与调试、软件应用程序的编写与调试。EDK基本的开发流程如图8-4所示。

详细内容见附件

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目录
基础篇
第一章        FPGA入门基础-----------------------------------------------------------------------------------
1.1 FPGA特点与应用
1.2 FPGA体系架构
1.2.1 FPGA基本结构
1.2.2 FPGA工艺
1.3 常用Xilinx FPGA
1.3.1 Spartan-6
1.3.2 Virtex-6
1.3.3 Xilinx 7系列
1.3.4 ZYNQ系列
1.4 创芯验证平台-创芯SOC开发板
1.4.1 系统构架与功能
1.4.2 管脚约束
1.5 实战训练—LED流水灯
1.5.1 目的—了解FPGA开发流程
1.5.2实战训练
1.6 总结

第二章        FPGA开发环境-----------------------------------------------------------------------------------
2.1 Xilinx ISE介绍
2.1.1 ISE简介
2.1.2 ISE安装
2.1.3 ISE库编译
2.2 Mentor Modelsim介绍
2.2.1 Modelsim安装
2.2.2 Modelsim常用命令
2.3 Matlab介绍
2.3.1 Matlab安装
2.3.2 FPGA开发中常用命令
2.4 实战训练—FIR滤波器设计
2.4.1 目的—ISE、Modelsim与Matlab联合开发
2.4.2实战训练
2.5 总结

第三章        Xilinx FPGA系统设计与原理--------------------------------------------------------------------
3.1 FPGA配置电路
3.1.1 FPGA常用配置
3.1.2 Spartan-6系列配置电路
3.1.3 Virtex-6系列配置电路
3.1.3 Kintex-7系列配置电路
3.1.4 ZYNQ配置电路
3.2 FPGA JTAG原理与设计
3.2.1 JTAG标准
3.2.2 Xilinx JTAG配置
3.3 实战训练—创芯SOC开发板串行配置
3.3.1 目的—熟悉FPGA串行配置
3.3.2实战训练
3.4 总结

逻辑设计篇
第四章        ISE使用详解-----------------------------------------------------------------------------------
4.1 ISE界面详解
4.1.1 File菜单
4.1.2 Project菜单
4.1.3 Tool菜单
4.1.4 实例—创建工程
4.2 约束
4.2.1 管脚约束
4.2.2 时序约束
4.2.3 UCF编写
4.2.4 实例—对LED实例进行约束
4.3 XST综合
4.3.1 XST属性设置
4.3.2 实例
4.4 实现
4.4.1 翻译
4.4.2 映射
4.4.3 布局布线
4.5 ChipScope Pro调试
4.5.1 ChipScope Pro工作原理
4.5.2 ICON属性
4.5.3 ILA属性
4.5.4 VIO属性
4.5.5 ChipScope Pro实例
4.6 PlanAhead工具应用
4.6.1 PlanAhead开发流程
4.6.2 I/O引脚分配
4.6.3 分割设计
4.6.4 PlanAhead实例
4.7 CORE Generator
4.7.1 CORE Generator介绍
4.7.2 CORE Generator实例
4.8 iMPACT配置与编程
4.8.1 生成FPGA配置文件
4.8.2 生成PROM编程文件
4.8.3 下载
4.9 创芯SOC开发FPGA开发介绍
4.10 实战—数码管设计
4.10.1目的—熟悉ISE开发流程
4.10.2实战训练
4.11 总结

第五章        数字信号处理的FPGA实现------------------------------------------------------------------------
5.1 数的表示
5.1.1 浮点数
5.1.2 定点数
5.1.3 量化误差
5.2 基本运算
5.2.1 加法
5.2.2 乘法
5.2.3 除法
5.2.4 求模运算
5.2.5 log运算
5.2.6 实例
5.3 平均算法
5.3.1 常规平均算法
5.3.2 滑动平均算法
5.3.3 优化平均算法
5.2.7 实例
5.4 FIR滤波器
5.4.1 FIR滤波器原理
5.4.2 FIR MATLAB设计
5.4.3 FIR core设计
5.5 直接数字频率合成
5.5.1 原理
5.5.2 基于LUT的DDS
5.5.3 截位误差
5.6 变频
5.6.1 频谱搬移
5.6.2 上变频
5.6.3 下变频
5.6.4 无乘法器变频
5.6.5 实例
5.7 Cordic算法
5.7.1 Cordic原理
5.7.2 Cordic硬件设计
5.7.3 基于Cordic的DDS实现
5.8 总结

第六章        常用接口的FPGA实现------------------------------------------------------------------------------
6.1 接口设计规范
6.1.1 怎么设计接口
6.1.2 阅读接口资料
6.1.3 接口的HDL实现
6.1.4 接口的测试验证
6.2 ADC
6.2.1 器件介绍
6.2.2 ADC硬件设计
6.2.3 实现与验证
6.3 DAC
6.3.1 器件介绍
6.3.2 DAC硬件设计
6.3.3 实现与验证
6.4 UART
6.4.1 UART协议
6.4.2 UART硬件电路
6.4.3 UART发射模块
6.4.4 UART接收模块
6.4.5 实现与验证
6.5 SPI
6.5.1 SPI协议
6.5.2基于SPI的ADC接口
6.5.3 实现与验证
6.6 I2C
6.6.1 I2C协议
6.6.2 基于I2C的温度传感器
6.6.3 实现与验证
6.7 VGA接口
6.7.1 VGA介绍
6.7.2 VGA硬件电路
6.7.3 VGA系统HDL的设计
6.7.4 实现与验证
6.8 LCD液晶显示
6.8.1 LCD液晶接收
6.8.2 LCD1602硬件电路
6.8.3 实现与设计
6.9 IIS音频接口
6.9.1 IIS音频总线介绍
6.9.2 音频采集接口设计
6.9.3 实现与验证
6.10 总结


嵌入式设计篇
第七章        嵌入式软核MicroBlaze------------------------------------------------------------------------------
7.1 可编程片上系统
7.1.1 硬核处理器
7.1.2 软核处理器
7.1.3 可编程片上系统优缺点
7.2 MicroBlaze介绍
7.2.1 MicroBlaze系统构架
7.2.2 基于MicroBlaze系统开发流程
7.2.3 实例-Hello,World!
7.3 软核接口
7.3.1 LMB
7.3.2 AXI
7.3.3 PLB
7.3.4 FSL
7.4 总结

第八章        EDK开发环境------------------------------------------------------------------------------
8.1 EDK介绍
8.1.1 EDK安装
8.1.2 EDK库编译
8.1.3 实例—流水灯
8.2 XPS
8.2.1 XPS界面介绍
8.2.2 硬件工程建立向导
8.2.3 实例—创芯SOC工程测试
8.3 SDK
8.3.1 SDK界面介绍
8.3.2 软件工程建立向导
8.3.3 实例—创芯SOC工程测试
8.4 调试工具
8.4.1 XMD工具
8.4.2 ChipScope Pro工具
8.4 编程下载
8.6 创芯SOC开发MicroBlaze开发介绍
8.5 总结

第九章        MicroBlaze Core使用与设计------------------------------------------------------------
9.1 总线选择
9.1.1 PLB与AXI比较
9.1.2 时序设计关键点
9.1.3 基于PLB MicroBlaze系统开发设计
9.1.4 基于AXI MicroBlaze系统开发设计
9.2 UART
9.2.1 UART Core介绍
9.2.2 UART系统平台搭建
9.2.3 实例—串口通信
9.3 BRAM
9.3.1 BRAM Core介绍
9.3.2 控制端口设计关键
9.3.4 实例—ISE与EDK数据交互
9.4 GPIO
9.4.1 GPIO介绍
9.4.2 端口方向
9.4.3 实例—基于GPIO的LCD驱动
9.5 Timer
9.5.1 Timer Core介绍
9.5.2 外挂属性设计
9.5.3 实例1—基于Timer系统函数运行时间测试
9.5.4 实例2—基于Timer定时器
9.6 中断
9.6.1 中断介绍
9.6.2 中断设置
9.6.3 实例1—单一中断控制
9.6.4 实例2—多中断控制
9.6 ChipScope Pro Core
9.6.1 AXI ChipScope Pro介绍
9.6.2 基于AXI ChipScope Pro工具的系统调试
9.7 总结

第十章        基于MicroBlaze的高速接口-----------------------------------------------------------------------
10.1 基于MicroBlaze DDR3 接口设计
10.1.1 DDR3介绍
10.1.2 Xilinx DDR3 MIG向导
10.1.3 基于DDR3的滑动平均算法的实现
10.2 基于MicroBlaze 千兆以太网设计与实现
10.2.1 千兆以太网
10.2.2 Lwip协议栈
10.2.3 千兆以太网系统设计与实现
10.3 总结


系统设计篇
第十一章 基于时差法超声测风系统的设计-------------------------------------------------------------
11.1 超声测风现状
11.2 超声测风原理
11.2.1 时差法
11.2.2 相位法
11.2.3 频率差法
11.3 系统硬件设计
11.3.1 超声前端的设计
11.3.2 FPGA算法的实现
11.4 总结

第十二章 基于MicroBlaze的DPD算法设计与实现---------------------------------------------------
12.1 预失真原理
12.2 基于LS算法的DPD
12.3 基于MicroBlaze DPD系统构架
12.4 LS算法的MicroBlaze实现
12.5 算法验证
12.6 总结


附录 创芯SOC开发板详解

phdwong

本着分享进步的原则，与出版社友好协商，本书觉得分时间进行免费共享，不出版
目录见之前的几篇文章
欢迎下载拍砖

phdwong

hjf2002

非常不错，谢谢你的分享！

fantasy_OS

有种被忽悠的感觉~

MOLYS

有种被忽悠的感觉~

phdwong

怎么被忽悠了，》？

EE.Liang

既然没有忽悠，恕我愚钝，请问楼主怎么下载啊？@phdwong

EE.Liang

@phdwong，对不起啊，我真是愚钝，购买了附件之后一直没有找到下载的接口，原来只要单击附件就可以啊，没有忽悠啊各位！

lhuan

的确不错

cctv5zq

谢谢分享