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基于SOC fpga的开发教程

一般编程问题

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  • 开发语言:Others
  • 实例大小:14.02M
  • 下载次数:20
  • 浏览次数:152
  • 发布时间:2020-08-28
  • 实例类别:一般编程问题
  • 发 布 人:robot666
  • 文件格式:.pdf
  • 所需积分:2
 

实例介绍

【实例简介】
SoC 芯片, 相较于传统的单一 ARM 处理器或 FPGA 芯片, Intel Cyclone V SoC FPGA 既拥有了 ARM 处理器灵活高效的数据运算和事务处理能力, 同时又集成 了 FPGA 的高速并行处理优势, 同时, 基于两者独特的片上互联结构, 使用时 可以将 FPGA 上的通用逻辑资源经过配置,映射为 ARM 处理器的一个或多个 具有特定功能的外设。
目录 目录 基于 Cyclone V SoC FPGA的嵌入式系统设计教程.1 ntel Cyclone SoC FPGA介绍 SOC FPGA的基木概念 soPC的基本概念 SoPC与 SOC FPgA之间的差异 SOC FPGA架构的优势 基于 Cyclone V SoC FPGA器件的重要电路设计 FPGA IO和时钟 SOC FPGA JTAG电路设计 569 AC501SoC开发板介绍 11 布局及组件 11 轻触按键 用户LED…… 14 时钟输入 ....::.::::::.::: ∴15 GP|O接∏ 15 DDR3 SDRAM 重着 ::::::....:::... 通用显示扩展接口 USB to uart ∴……… 以太网收发器 ,21 SOC EPGA开发板的FPGA配置数据下载和固化…….… SOC FPGA启动配置方式介绍 ∴23 sof文件烧写方式 .24 JC文件生成和烧写 26 SOC FPGA开发流程简介 31 SOCEPGA开发流程 使件开发. 31 软什开发 AC501 SOC FPGA开发板黄金参考设计说明 34 什么是GHRD… 34 GHRD FOR AC501-SoC 34 打开和查看GHRD.… 34 clk o 38 sysid qsys 39 led_pio...,.,…,…………39 button pIo spI i2c 0 42 alt vip vfr tft0.......……………42 alt vip itc_ 0 44 总结 Step by step为HPS添加UART外设 ,45 目录 修改GHRD工程 打开GHRD工程 45 添加 UART IP.246 关于HPS与FPGA数据交互 连接UART|P信号端口 分配组件基地址 …49 生成Qsys系统的HDL文件 50 添加uat_1的端口到 Quartus工程中 51 分配FPGA管脚 生成配置数据二进制文件 54 制作 Preloader Image 打开 SOCEDS工具 生成bsp文件 56 编译 preloader和 uboot 60 更新 preloader和 uboot 62 使用新的 Uboot启动SoC. :::::::::::·::· 制作设备树 设备树制作流程... 64 准备所需文件 65 生成dts文件… 生成dtb文件.… 67 运行修改后的工程. 68 使用Ds-5编写和调试SoC的 Linux应用程序 ,,,…70 启动DS-5 创建C工程… 72 编详工程. 176 建立SSH远程连接 77 创建远程连接 复制文件到目标板 3 运行应用程序 85 远程调试… GDB设置 GDB连接和调试 287 总结 使用 Win sCp在 Windows和 Linux系统之间传输文件…… 91 为什么要使用 Winscp. 安装 Win SCP.… 91 建立远程主机连接 91 新建远程连接. 94 调用 putty终端 基丁虚拟地址映射的 Linux硬件编程....….…. 97 什么是虚拟地址映射 97 虚拟地址映射的实现 :::::::::.:a· 基于虚拟地址映射的PIO编程应用 目录 P|O外设的虚拟地址映射… 在DS-5中建立PO应用工程. 102 添加和包含HPS库文件. 103 添加FPGA侧外设硬件信息 P|O|P核介绍 108 Po核寄存器映射 110 P|O|P核应用实例 ..112 合理的程序退出机制.…116 关于按键消抖. 基于虚拟地址映射的UART编程应用….. 119 UART(RS232 Serial port)核介绍 UART(RS-232 Serial port)寄存器映射 UART|P核应用实例 ……122 在DS-5中建立UART应用工程… 虚拟地址射 122 设置波特率. :::::::·:.::.·:. 124 字符发送 124 字符串发送… 125 字符接收 125 宇符串接收 UART|P核板级调试 131 总结 基于虚拟地址映射的12C编程应用…… 133 Open Cores2CP简介 133 Open Cores2C|P奇存器哄射. 134 PRER:时钟频率预分频寄存尜 134 CTRL:控制寄存器 .134 TXR:发送数据寄存器 CR:命令寄存器 135 SR:状态寄存器 136 l2CP核应用实例.….135 在DS-5中建立12C应用工程 136 虚拟地址映射 136 2C|P核基本寄存器配冒 ,140 使用12C|读写图像传感器寄存器 141 2C护P读写oV5640摄像头板级调试. 146 总结. 152 本章小节 152 基于 Linux应用程序的HPS配置FPGA……………………53 制作 Quartus工程. 153 生成rbf格式配置数据…… 154 编译 Linux配置FPGA应用稈序 156 在系统重配置FPGA实验… 157 本章小结 159 目录 编译嵌入式LiuX系统内核 160 安装 VMware 161 安装 Ubuntu系统 灬162 下载 Linux系统源码 172 设置交叉编译环境… 配置和编译内核∴…… 180 快速配置内核 180 使能 Altera UART驱动 182 使能 Altera sp驱动 使能OC12C控制器驱动.… 184 使能 Framereader驱动 保存内核配置文件 .187 编详内核 使用内核启动开发板 本章小节 192 Linux设备树的原理与应用实例 .:::::::::::..........:::..: 193 什么是设各树 193 设备树基木格式 194 设各树加载设备驱动原理 编写12C控制器设备节点 202 加载OC12C驱动 206 使用RTC 206 使用 EEPROM ∴211 编写5P控制器设备节点 211 本章小节 214 基于 Linux标准文件/o的设备读写…………………………215 什么是文件/O 215 基于文件|O操作的一般方法 215 文件描述符 215 打开设备(open) 21 向设各写入数据( write) :::.::aa.. 216 读取设备数据(read) .216 杂项操作( ioctl)…………217 关闭设备(cose)……218 其他操作 218 使用文件1O实现12C编程 218 本章小节.… 221 FPGA与HPS扃速数据交互应用 222 FPGA与HPS通信介绍.……………………………………22 H2 LW AXI Master桥 H2FAX| Master桥 224 F2 H AXI Slave桥 225 AX与 Avalon-MM总线的互联…… 225 Ayalon-MM总线 225 目录 Avalon-MM Slave接口 227 基本Aa|on- MM Slave iP设计框架 29 PWM控制器设计…1233 Avalon-MM Master接口 .253 常见的通用 Avalon mm master主札………….…253 高速数据采集系统…… 261 Linux驱动编写与编译 ..273 基本字符型设备驱动 274 字符型设备驱动框架 275 头文件包含 276 变量和宏定义.……… 277 en方法 278 e方法 278 read方法 .278 write方法 279 ioct|方法 :::::.::::::::::..a:::a.:....: 280 fops定义 ..281 模块初始化代码 282 模块退出代码… 284 模块声明… 284 PWM控制器驱动完整源码.…. 284 驱动编译 Makefile 289 Ubuntu卜编译设备驱动 291 字符型设备驱动验证 292 安装驱动文件 292 设计测试程序… ::::::::::.:.:.·:...:::· 293 基于DMA的字符型设备驱动 Avalon -MM Master Write驱动… 297 Avalon-MM Master Write测试 303 安装驱动文件 303 设计测试程序 .::::· 303 本章小节 310 介绍 介绍 的基本概念 (原 于年发布的一款 在单一芯片上集成了双核的 处理器和 逻辑瓷源的新型 芯片,相较于传统的单 处理器或 片 既拥有了处理器灵活高效的数据运算和事务处理能力,同时又集成 的高速并行处理优势,同时,基于两者独特的片上互联结构,使用时 可以将 上的通用逻辑资源经过配置,映射为处理器的一个或多个 具有特定功能的外设,通过高达位宽的高速总线进行通信,完成数据 和控制命令的交互。出于片上的处理器是经过布局布线的硬线逻辑,因 此其能工作的时钟主频较高,因此单位时间内能够执行的指令也更多。 的基本概念 在 技术推出之前,各大厂家已经推广了有多年的 技术。和 不相同的是, 是在单纯的 心片上使用 的逻辑和存储器资源搭建一个软核系统,由该软核实现所需处理器 的完整功能。由于是使用 的通用逻辑搭建的,因此具有一定的灵活 性,用户可以根据自己的需求对进行定制裁剪,增加一些专用功能,例如 除法或浮点运算单元,用于提升在某些专用运算方面的性能,或者删除 些在系统里面使用不到的功能,以节约逻辑资源。另外也可以根据用户的实际 需求,为添加各种标准或定制的外设,例如 等标准接口 外设,同时,用户也可以自己使用的逻辑资源,编写各种专用的外设, 然后连接到总线上,由进行控制,以实现软硬件的协同工作,在保 证系统性能的同时,増加了系统的灵活性。而且,如果单个的软核无法满 足用户需求,可以添加多个软核,搭建多核系统,通过多核协同工 作,让系统拥有更加灵活便捷的控制能力 但是,由于是使用 的通用逻辑资源搭建的,相较使用经过布局 布线优化的硬核处理器来说,软核处理器够运行的最高实时钟主频要低一些, 而且也会相应的消耗较多的 逻辑资源以及片上存储器资源,因此 方案仅适用于对于数处理器整体性能要求不高的应用,例如整个系统的初始化 配置,人机交互,多个功能模块问的协调控制等功能 介绍 与 之间的差异 从架构的角度来说, 和 是统一的,都是由 部分 和处理器部分组成。在 中,嵌入的是 公司的 硬核 处理器,简称 技术中,嵌入的是 软核处理器,两者指令集不一样,处理器性能也不一样 核处理器性能远远高于 软核处理器。 片上的部分,不仅集成了有双核的 硬 核处理器,还集成了各种高性能外设,如 控制器 控制器等,有这些外设, 部分就可以运行成熟的 操作系统,提供统 一的系统,降低开发者的软件开发难度。而 软核虽然可以通 过配置,用逻辑资源来搭建相应的控制器以支持相应功能,但是从性能和开发 难度上来说,基于 架构进行设计开发是比较好的选择。 另外,虽然 片上既包含了有 又包含了有,但是 两者一定程度上是相互独立的,芯片上的处理器核并非是包含于 逻辑单元内部的, 和 ()处理器只是封装到同一个芯片 接冂、电源引脚和外设的接口引脚都是独立的,因此,如果使用 芯片进行设计,即使不使用到片上的处理器, 处理器部分占 用的芯片资源也无法释放岀来,不能用作通用的资源。而 」是使 用 通用逻辑和存储器资源搭建的,当不使用时 部分占 用的资源可以被释放,重新用作通用 资源。 架构的优势 嵌入式处理器开发人员面对的一个最大挑战就是如何选择一个满足其应用 要求的处理器。现在口有数百种嵌入式处理器,每种处理器都具备一组不同的 外设、存储器、接口和性能特性,用户很难做出一个合理的选择:要么为∫匹 配实际应川所需的外设和接口要求而不得不选择在某些性能上多余的处理器 要么为」保持成本的需求而达不到原先预计的理想方案。 采用 集成架构的芯片,用户将不会局限于预先制造的处理器 技杺,而是根捃自己的要求定制处理器,按照需要选择合适的外设、存储器和 接口。此外,用户还可以轻松集成自己专有的功能(如,用户逻辑),创建 一款“完美”的处理器,如图所示,使用户的设计具有独特的竞争优势。 介绍 vO FLASH lo LIc CPU FLASH 1/O SDRAM FPGA DSP FPGA CPU CPU DSP SDRAM 用户所需要的嵌入式设备主控制器,应该能够满足当前和今后的设计功能 及性能需求。由于今后发展具有不确定性,因此,设计人员必须能够更改其设 计,例如为处理器加入新的功能电路,定制硬件加速器,或者加入协处理器, 以达刭新的性能日标,而基于 的系统能够满足以上要求。 采川 芯片,用户不仅可以使川 处理器的高性能 运算和事务处理能力,还可以根据需要定制功能。在单个 中实现高性能 处理器、外设、存储器和接口功能,可以降低用户的系统总体成本。 开发人员希望快速将产品推向市场并保持一个较长的产品生命周期,避 免更新换代。基于 的系统在以下几个方面可以帮助用户实现此目 标 ≯缩短产品的上市时间—可编程的特性使其具有最快的产品上市速 度。许多的设计通过简单的修改都可以被快速地实现到设计 处理器能够运行成熟的操作系统,基于 操作系统,用户能够非常简单高效的编写应用程序,加快 软件开发周期。而系统的灵活性和快速上市的特性源于提供完整 的开发套件、众多的参考设计、强大的硬件开发工具(和软件开 发工具( 套件。用户可以借助厂商提供的参考设计和易用的 开发工具。在几个小吋内就完成自己的设计原型。 建立有竞争性的优势一维持一个基于通用硬件平台的产品的竞争优势 是非常困难的。而 器件,能够充分发挥 的可编程特 性,设讣独有的硬件加速和协处理逻辑,配合处理器协同工作, 具备硬件加速、定制的可裁剪的外设等的系统,具备了竞争的优 势 >延长了产品的生存时间一使川 器件的产品带来的一个独特 优势就是能够对硬件进行升级。即使产品口绎交付给客户,仍可以定 期升级。这些特性可以解决很多问题: 【实例截图】
【核心代码】

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