嵌入式系统软硬件协同设计教程：基于XilinxZynq-

本书以xilinx公司的本书以xilinx公司的ZYNQ-7000系列为基础，采用A9+FPGA的结构，符合当前的嵌入式系统设计的发展趋势。本书可以作为大专院校“嵌入式系统原理”课程的教材，也可以供普通开发者学习参考。

　　《嵌入式系统软硬件协同设计教程：基于Xilinx Zynq-7000/21世纪高等学校嵌入式系统专业规划教材》以Xilinx公司开发的2ynq-7000系列芯片为基础，系统地介绍了基于全可编程芯片（2ynq-7000）的嵌入式系统体系结构、接口技术、底层软件设计等。首先介绍了2ynq-7000芯片的架构及Cortex-A9微处理器核的体系结构，然后结合2ynq-7000芯片，介绍了嵌入式系统硬件平台设计技术、软件平台设计技术及接口技术。该书的设计示例多以2ynq-7000芯片为背景，目的是使原理概念具体化，并从具体个例中归纳出具有普遍指导意义的嵌入式系统软硬件协同设计原理和方法。这些原理和方法适用于多种微处理器芯片，而且长期有效。
　　《嵌入式系统软硬件协同设计教程：基于Xilinx Zynq-7000/21世纪高等学校嵌入式系统专业规划教材》适合作为高等院校计算机、电子信息相关专业的教材，也可供从事嵌入式软硬件设计、开发的技术人员参考。

第1章 绪论
1．1 嵌入式系统的发展概述
1．1．1 嵌入式系统硬件平台的发展
1．1．2 嵌入式系统软件平台的发展
1．2 嵌入式系统的应用
1．2．1 嵌入式系统应用复杂度
1．2．2 嵌入式系统应用领域1
1．3 嵌入式系统软硬件协同设计架构1
1．3．1 软硬件协同设计方法
1．3．2 软硬件协同设计架构-Zynq芯片架构
1．3．3 协同设计架构的芯片类型
1．4 开发工具软件介绍
1．4．1 Vivado集成开发环境
1．4．2 其他的集成开发环境
本章小结
习题1

第2章 Zynq芯片的体系结构
2．1 Zynq芯片的架构
2．1．1 Arm微处理器内核架构类型
2．1．2 Xilinx的FPGA
2．1．3 Zynq芯片的引脚及信号
2．1．4 PS的I/O端口
2．1．5 Zynq芯片运行的外部条件
2．2 Cortex-A9微处理器核
2．2．1 Armv7架构概述
2．2．2 Cortex-A9核的内部结构
2．2．3 工作模式
2．2．4 寄存器组织
2．3 存储组织
2．3．1 Zynq芯片的地址特征
2．3．2 110端口的访问方式
2．3．3 地址分配及片内存储器
2．3．4 指令及数据缓存区
2．3．5 存储组织的控制部件
2．4 异常中断处理机制
2．4．1 异常的种类
2．4．2 异常的进入和退出
2．4．3 Zynq芯片的中断控制
2．5 Armv7指令集
2．5．1 指令码格式及条件域
2．5．2 寄存器装载及存储类指令
2．5．3 影响状态标志位类指令
2．5．4 分支类指令
本章小结
习题2

第3章 总线结构及存储器接口
3．1 总线的作用及分类
3．1．1 片内总线
3．1．2 板级总线
3．1．3 系统级总线
3．2 AMBA总线规范
3．2．1 APB总线规范
3．2．2 AHB总线规范
3．2．3 AXI总线规范
3．3 Zynq芯片的总线结构
3．3．1 PS部分的接口连接
3．3．2 芯片内部PS和PL互联结构
3．3．3 Zynq芯片的板级总线
3．4 存储器芯片的接口设计方法
3．4．1 存储器芯片分类
3．4．2 SROM型存储器接口设计方法
3．4．3 DRAM型存储器接口设计方法
3．4．4 NAND Flash型存储器接口设计方法
3．4．5 DDR型存储器接口设计方法
3．5 Zynq芯片的外存储系统设计
3．5．1 SROM型存储系统设计
3．5．2 4倍-SPI Flash存储系统设计
3．5．3 DDR存储系统设计
本章小结
习题3
……
第4章 外设端口及外设部件
第5章 人机接口设计
第6章 软件平台的构建
第7章 Linux驱动程序设计
第8章 有线通信网络接口
第9章 无线通信网络接口
第10章 软硬件协同设计示例
附录
参考文献

　　嵌入式系统是计算平台的一种体现形式，已被广泛地应用到工业控制、信息家电、通信设备、医疗仪器、军事装备等众多领域，其开发技术随着计算机理论及技术的发展而不断更新。早期的嵌入式系统，其应用领域主要局限在工业控制和一些数字式仪器仪表中，但是到了21世纪初，随着普适计算（Ubiquitous Computing，又称泛在计算）理论的出现，并伴随着智能手机、物联网等各种应用产品的涌现，嵌入式系统改变了以通用个人计算机为主的计算模式，使计算无处不在。而随着FPGA技术的发展，以及与通用微处理器的融合，在嵌入式系统的微处理器芯片中出现了一种全可编程芯片架构，利用这种架构，设计者在设计嵌入式系统时，可以灵活地确定软硬件功能，方便进行硬件功能更新及升级，并且可以优化系统性能，提高芯片的处理能力，解决大数据量的运算问题，并可利用内部的高速互联总线，解决I/O接口与存储器之间的数据传输瓶颈问题。
　　对于这种全可编程芯片，传统的嵌入式系统设计方法已不能满足其设计要求。因此，系统地开设嵌入式系统软硬件协同设计原理及设计方法的相关课程，培养计算机科学与技术、通信工程、电子工程等相关专业的本科生及研究生，使其能熟练掌握基于全可编程芯片的嵌入式系统设计方法，是十分必要的。基于全可编程芯片的嵌入式系统，其硬件构件较复杂，用户应用软件的复杂度也成倍增长，同时还涉及FPGA逻辑的设计。因此，要完整地学习嵌入式系统的软硬件协同设计知识，需要进行多门课程的学习。嵌入式系统软硬件协同设计教程中所涉及的知识点，是从事复杂嵌入式系统平台构建所必须掌握的基本知识。嵌入式系统涉及的知识点非常多，因此，对于初学者来说，如何结合自己的目标，找准学习嵌入式系统设计知识的切人点，是非常必要的。
　　本书重点介绍了基于全可编程芯片的嵌入式系统硬件平台组成及其接口技术，介绍了软件平台的构建，并列举了许多基于2ynq-7000芯片的设计示例。
　　本书共10章，由符意德主编，王丽芳参加了第1章的编写，彭凌霄参加了第4章的编写，符冠瑶参加了第7和第8章的编写，张蓉参加了第9章的编写，刘宏参加了第10章的编写。在本书的编写过程中，参考了许多专家学者的成果，在此向他们表示感谢！
　　感谢本书责任编辑的支持。感谢家人的关心和支持。
　　嵌入式系统目前还处于一个快速发展的阶段，新的技术和应用成果不断涌现，限于编者的水平，对于书中的不足之处希望广大读者批评、指正。
　　本书的课件和课后习题答案等配套资源可以从清华大学出版社网站下载，如果遇到问题，请发邮件至404905510@qq.com与编者联系。