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SoCFPGA嵌入式设计和开发教程（IntelFPGA大学计划推荐，一线工程师实践总结）

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四川成都
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作者梅雪松  宋士权  陈云

出版社北京航空航天大学出版社

ISBN9787512422391

出版时间2019-03

装帧平装

开本128开

纸张胶版纸

定价69元

货号26921944

上书时间2023-10-12

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品相描述：全新
正版全新
商品描述

【编辑推荐】:
     随着半导体工艺的提升,芯片厂商将更多的功能集成到单一的半导体芯片之中,芯片集成度的提高,随之带来的是应用设计复杂度的提高。Intel在其FPGA 芯片上集成了ARM Cortex处理器,从而形成一颗基于FPGA 的SoC芯片,这是一个典型的可配置的单芯片系统。     目前一颗主流的FPGA 芯片,除了逻辑单元外,还集成了嵌入式存储器块、锁相环、DSP块,甚至高速收发器电路,并将ARM Core集成到FPGA 芯片上,在带来功能高度集成的同时,再一次增加了应用设计的复杂度。
     目前,基于SoC FPGA 嵌入式系统设计的参考书和教材还很少,而小梅哥的这本书从*基本的概念讲起,由浅入深,再配合大量的截图,一步一步地介绍了整个设计的流程。该书内容涵盖了基于SoC FPGA 的硬件系统搭建、Linux操作系统的配置,以及软件的设计与调试方法等,手把手地将一个初学者带进SoC FPGA 嵌入式系统的设计入门,非常值得推荐。
     希望作者在本书的基础上,再接再厉,不断地写出更好的参考书,也希望广大读者对本书给予大力支持!
    IntelFPGA 大学计划经理袁亚东



 



【内容简介】:
     本书以Intel Cyclone v SoC FPGA系列器件为例,介绍了SoCFPGA 器件的架构特点、常用电路设计以及软硬件开发流程和开发技巧。内容编排按照开发一个基于SoC FPGA 的应用系统所需掌握的*基本的知识路线展开,从基本的Linux系统操作到分析一个*基础的应用系统框架,然后基于该应用系统框架,详细讲解应用系统的构建、BSP文件的生成、启动引导文件的更新、Ubuntu虚拟机安装配置、Linux内核配置与编译。接着介绍如何在嵌入式Linux系统环境下,使用虚拟地址映射的方式编写相应的应用程序来实现该应用系统中各个功能IP的编程控制和调试。*后以两个实际的例子展示如何通过HPS和FPGA的片上通信桥实现软硬件联合开发的过程,包括FPGA侧逻辑开发, IP总线封装,Linux驱动程序的编写编译,Linux应用程序的编写与运行等。
     本书既可作为工程类应用、电子信息类专业本科生以及相关专业专科生的嵌入式系统基础类课程的教材,也可作为SoCFPGA自学人员以及从事SoC FPGA开发的工程技术人员的培训教材和参考用书。



【作者简介】:
梅雪松，网名“小梅哥”，拥有多年电子设计经验，擅长知识的总结和传播，有《小梅哥和你一起深入学习FPGA》、《小梅哥FPGA学习笔记》两个系列网络博文；并推出了手把手式视频教程《FPGA设计思想与验证方法视频教程》，该教程在各大视频点击平台备受好评，网友称其为学习FPGA基础与提高教学视频的不二之选。同时，开设FPGA实地培训班，进行网络和实地FPGA培训，并多次进入高校进行SoC FPGA开发技术的培训。培训课程以其系统的知识讲解和生动的实例分析，得到了学员的一致肯定。

【目录】:

第1章 SoC FPGA软硬件系统开发概述 … 1


1.1Intel SoC FPGA系列  1


1.1.1Cyclone Ⅴ SoC FPGA … 2


1.1.2Arria Ⅴ SoC FPGA  2


1.1.3Arria 10 SoC FPGA  2


1.1.4Stratix 10 SoC FPGA  3


1.1.5SoC FPGA应用领域与前景 3


1.2Intel Cyclone Ⅴ SoC FPGA介绍 … 4


1.2.1什么是SoC FPGA … 4


1.2.2SOPC … 4


1.2.3SoC FPGA与SOPC之间的差异  5


1.2.4SoC FPGA架构的优势 … 6


1.3Cyclone Ⅴ SoC FPGA器件硬件设计概述  9


1.3.1FPGA I/O和时钟 … 10


1.3.2SoC FPGA JTAG电路设计 … 12


1.4AC501-SoC开发板介绍 13


1.4.1布局及组件… 13


1.4.2轻触按键  14


1.4.3用户LED 15


1.4.4时钟输入  16


1.4.5GPIO接口… 17


1.4.6DDR3SDRAM  18


1.4.7通用显示扩展接口… 19


1.4.8USB转 UART  21


1.4.9以太网收发器  21


1.5本章小结  23


第2章 SoC FPGA开发板的使用 … 24


2.1安装SoC FPGA开发工具 24


2.2SoC FPGA的配置数据烧写与固化 24


2.2.1SoC FPGA启动配置方式介绍 24


2.2.2sof文件的烧写方式  26


2.2.3Jic文件的生成和烧写… 28


2.3在SoC FPGA上运行Linux操作系统 … 32


2.3.1SoC FPGA中的 HPS启动流程介绍  32


2.3.2HPS启动方式介绍  33


2.3.3制作启动镜像SD卡 34


2.3.4准备硬件板卡  35


2.3.5开机测试  39


2.4开发板Linux系统常用操作 … 40


2.4.1查看目录  40


2.4.2设置和修改用户密码  40


2.4.3查看和编辑文件… 41


2.4.4设置IP地址 … 43


2.4.5挂载SD卡的FAT32分区  45


2.4.6挂载 U盘 46


2.4.7文件操作  47


2.4.8目录操作  48


2.4.9停止某个进程  49


2.4.10重启和关机… 50


2.5本章小结  50


第3章 SoC FPGA开发概述 … 51


3.1SoC FPGA开发流程 … 51


3.1.1硬件开发  51


3.1.2软件开发  53


3.2AC501-SoC FPGA开发板的黄金参考设计说明 53


3.2.1GHRD … 53


3.2.2打开和查看GHRD  54


3.2.3组件参数配置详解… 57


3.3本章小结  62


第4章手把手修改GHRD系统  63


4.1修改GHRD工程 … 63


4.1.1打开GHRD工程 … 63


4.1.2添加UART IP  64


4.1.3关于 HPS与FPGA数据交互… 64


4.1.4连接UART IP信号端口 65


4.1.5分配组件基地址… 67


4.1.6生成 Qsys系统的 HDL文件 … 68


4.1.7添加uart_1的端口到 Quartus工程中 69


4.1.8分配FPGA引脚 … 71


4.1.9生成配置数据二进制文件  72


4.2制作Preloader Image … 72


4.2.1打开SoC EDS工具 73


4.2.2生成bsp文件 74


4.2.3编译Preloader和 U-Boot  77


4.2.4更新Preloader和 U-Boot  79


4.2.5Win 10下更新失败问题… 80


4.2.6使用新的 U-Boot启动SoC … 81


4.3制作设备树… 82


4.3.1设备树制作流程… 82


4.3.2准备所需文件  82


4.3.3生成.dts文件 83


4.3.4生成.dtb文件 84


4.4运行修改后的工程  85


4.5本章小结  87


第5章使用DS-5编写和调试SoC的Linux应用程序 88


5.1启动DS-5 …88


5.2创建C工程 … 91


5.3编译工程  94


5.4建立SSH远程连接 95


5.4.1创建远程连接  95


5.4.2复制文件到目标板  101


5.4.3运行应用程序  102


5.5远程调试… 103


5.5.1GDB设置… 103


5.5.2GDB连接和调试… 106


5.6使用 WinSCP实现多系统传输文件  108


5.6.1为什么要使用 WinSCP  108


5.6.2安装 WinSCP  109


5.6.3建立远程主机连接  109


5.6.4新建远程连接  112


5.6.5调用PuTTY终端 112


5.7本章小结… 113


第6章基于虚拟地址映射的Linux硬件编程 114


6.1什么是虚拟地址映射… 114


6.2虚拟地址映射的实现… 115


6.3基于虚拟地址映射的PIO编程应用 117


6.3.1PIO外设的虚拟地址映射 117


6.3.2在DS-5中建立PIO应用工程  118


6.3.3添加和包含 HPS库文件 119


6.3.4添加FPGA侧外设硬件信息… 121


6.3.5PIO IP核介绍 124


6.3.6PIO核寄存器映射  125


6.3.7PIO IP核应用实例  128


6.3.8合理的程序退出机制… 131


6.3.9关于按键消抖  133


6.4基于虚拟地址映射的 UART编程应用… 134


6.4.1UART核介绍  134


6.4.2UART寄存器映射  134


6.4.3UART IP核应用实例… 136


6.4.4UART IP核板级调试… 144


6.4.5小结  145


6.5基于虚拟地址映射的I2C编程应用 145


6.5.1OpenCores I2C IP简介… 146


6.5.2OpenCores I2C IP寄存器映射 146


6.5.3I2C IP核应用实例  149


6.5.4小结  161


6.6本章小结… 161


第7章基于Linux应用程序的HPS配置


FPGA… 162


7.1制作 Quartus工程 163


7.2生成rbf格式配置数据 163


7.3编译Linux配置FPGA应用程序… 165


7.4在系统重配置FPGA实验 … 166


7.5本章小结… 168


第8章编译嵌入式Linux系统内核 169


8.1安装 VMware … 170


8.2安装 Ubuntu系统 171


8.2.1使用现成的 Ubuntu系统镜像 171


8.2.2安装全新的 Ubuntu系统 175


8.3下载Linux系统源码 … 182


8.4设置交叉编译环境  185


8.5配置和编译内核… 189


8.5.1快速配置内核  189


8.5.2保存内核配置文件  195


8.5.3编译内核 195


8.5.4使用内核启动开发板… 197


8.6本章小结… 199


第9章 Linux设备树的原理与应用实例  200


9.1什么是设备树 200


9.2设备树基本格式… 201


9.3设备树加载设备驱动原理… 206


9.4编写I2C控制器设备节点 … 208


9.5加载 OC_I2C驱动 211


9.6使用RTC … 212


9.7使用EEPROM … 216


9.8编写SPI控制器设备节点 … 217


9.9本章小结… 219


第10章基于Linux标准文件I/O 的设备读/写 … 220


10.1什么是文件I/O  220


10.2基于文件I/O操作的一般方法 … 220


10.2.1文件描述符  220


10.2.2打开设备(open)… 221


10.2.3向设备写入数据(write) 221


10.2.4读取设备数据(read)… 222


10.2.5杂项操作(ioctl)… 222


10.2.6关闭设备(close)… 223


10.2.7其他操作… 223


10.3使用文件I/O实现I2C编程  223


10.4本章小结… 226


第11章 FPGA与HPS高速数据交互应用 …227


11.1FPGA与 HPS通信介绍 … 227


11.1.1H2F_LW_AXI_Master桥 … 229


11.1.2H2F_AXI_Master桥 … 229


11.1.3F2H_AXI_Slave桥 230


11.2AXI与 Avalon-MM 总线的互联… 230


11.3Avalon-MM 总线 230


11.4Avalon-MM Slave接口 232


11.5基本Avalon-MM Slave IP设计框架 … 234


11.5.1端口定义… 234


11.5.2寄存器和线网定义  235


11.5.3Avalon总线对寄存器的读/写 235


11.5.4用户逻辑使用寄存器… 236


11.6PWM 控制器设计  237


11.6.1PWM IP核端口设计… 238


11.6.2PWM IP核寄存器定义  239


11.6.3读/写PWM 寄存器 … 239


11.6.4Platform Designer中封装PWM IP 241


11.7Avalon-MM Master接口 … 255


11.7.1常见的通用Avalon-MM Master主机 … 256


11.7.2DMA Controller  256


11.7.3Scatter-Gather DMA Controller … 256


11.7.4Modular Scatter-Gather DMA 258


11.7.5Avalon-MM Master模板 … 260


11.8高速数据采集系统… 263


11.8.1安装Avalon-MM Master模板 263


11.8.2完善 Qsys系统 … 265


11.8.3修改 Quartus中的 Qsys例化  269


11.8.4测试逻辑设计… 271


11.9本章小结… 275


第12章 Linux驱动编写与编译 … 276


12.1基本字符型设备驱动… 276


12.1.1字符型设备驱动框架… 277


12.1.2PWM 控制器驱动的完整源码  286


12.1.3驱动编译 Makefile 291


12.1.4Ubuntu下编译设备驱动 292


12.1.5字符型设备驱动验证… 293


12.2基于DMA的字符型设备驱动 … 297


12.2.1Avalon-MM Master Write驱动 … 298


12.2.2Avalon-MM Master Write测试 … 304


12.3本章小结… 311


附录A外设地址映射 312


附录BHPS GPIO映射 … 314


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