1、The Zynq Book基于含有 ARM Cortex-A9 的 Xilinx Zynq-7000 全可编程片上系统的嵌入式处理器The Zynq Book基于含有 ARM Cortex-A9 的 Xilinx Zynq-7000 全可编程片上系统的嵌入式处理器Louise H.Crockett,Ross A.Elliot,Martin A.Enderwitz,Robert W.StewartJianfeng Lu(中文编辑)Department of Electronic and Electrical EngineeringUniversity of StrathclydeGlasgow,
2、Scotland,UK翁恺博士 Dr.K.Weng(中文翻译)浙江大学（中国）第一版(中文版)This edition first published June 2016 by Strathclyde Academic Media.Louise H.Crockett,Ross A.Elliot,Martin A.Enderwitz and Robert W.Stewart.开源许可此书既有印刷版又有电子版（PDF 格式）。在衍生文件中明确标注参考内容初始来源的前提下，本书中任何文本和图表可以被复制，并用于非营利性的学术目的。参考格式应当遵循以下格式：L.H.Crockett,R.A.Ellio
3、t,M.A.Enderwitz and R.W.Stewart,The Zynq Book:Embedded Processing with the ARM Cortex-A9 on the Xilinx Zynq-7000 All Programmable SoC,First Edition,Strathclyde Academic Media,2016.将本书中内容用于其他非营利性学术目的的，请联系 。此书不能以原始的格式使用，也不能被未授权的第三方机构销售。习题教材习题教材在本书的官方网站上发布：。参考此习题教材同样适用于开源许可条例及在本页其他位置提到的警告和免责声明。警告和免责声明作
4、者、出版人在研究所包含的课题和编写例题时，已经尽了最大的努力来提供准确、最新的信息。本着做得最好的理念，书中包含的材料以“原样”的形式提供，但是无论是作者还是出版人没有任何明确或者隐含的承诺来保证书中所包含内容的准确性。书中包含的任何信息直接或间接导致的任何损失、损坏，作者和出版人将不会承担法律 责任。商标ARM，Cortex，AMBA，Thumb 和 TrustZone 都是 ARM 有限公司（或其子公司）在欧洲和（或）世界其他各地注册的商标。保留所有权利。NEON 是 ARM 有限公司（或其子公司）在欧洲和（或）世界其他各地的商标。保留所有权利。此出版物是独立的，不属于 ARM 有限公司。
5、ARM 有限公司也没有认可、赞助或授权此出版物。Xilinx（Xilinx 公司的 logo），Artix，ISE，Kintex,LogiCORE,Petalogix,Spartan,Virtex,Vivado,Zynq,和 WebPACK 是 Xilinx 注册的商标。保留所有权利。MATLAB 和 Simulink 是 MathWorks 公司注册的商标。Linux 是 Linus Torvalds 在美国和其他国家注册的商标。本书中使用的所有其他商标属于其各自的公司。本书中使用这些商标并不意味着本书拥有、认可这些商标。v前言 xix作者简介 xxi鸣谢 xxv章节章节1引言 引言.11.
6、1Zynq 的片上系统.21.2嵌入式 SoC 的简单剖析.51.3设计重用.71.4提升抽象层级.71.5SoC 设计流.81.6实践单元.101.7关于本书.101.8参考文献.12PART A开始了解开始了解 Zynq.13章节章节2Zynq 芯片(“是什么”)Zynq 芯片(“是什么”).152.1处理器系统.162.1.1应用处理器单元（APU）.172.1.2关于 ARM 模式.20目录目录vi2.1.3处理器系统外部接口.212.2可编程逻辑.222.2.1逻辑部分.232.2.2特殊资源：DSP48E1 和块 RAM.252.2.3通用输入/输出.282.2.4通信接口.292
7、.2.5其他可编程逻辑扩展接口.292.3处理器系统与可编程逻辑的接口.302.3.1AXI 标准.302.3.2AXI 互联和接口.312.3.3EMIO 接口.342.3.4其他 PL-PS 信号.342.4安全.352.4.1安全引导.352.4.2硬件支持.362.4.3运行时刻安全.362.5Zynq-7000 系列成员.392.6本章回顾.402.7架构参考指南.412.8参考文献.44章节章节3Zynq 设计指南(“如何使用它？”)设计指南(“如何使用它？”).473.1入门.483.1.1获取设计工具.483.1.2开发工具内部版本和证书.493.1.3设计工具功能.503.1
8、.4第三方工具.513.1.5系统安装和需求.513.2设计流程概述.533.2.1需求和技术参数.543.2.2系统设计.543.2.3硬件开发和测试.553.2.4软件开发和测试.583.2.5系统集成和测试.603.3SoC 设计团队.603.4使用 Vivado 进行以 IP 为重点的系统级设计.62vii3.5 ISE 和 Vivado 设计套件.643.5.1特性比较.643.5.2升级到 Vivado.663.6开发板.673.6.1Zynq-7000 SoC ZC702 Evaluation Kit.673.6.2Zynq-7000 SoC Video&Imaging Kit.
9、693.6.3Zynq-7000 ZC706 Evaluation Kit.693.6.4ZedBoard.693.6.5ZYBO.693.6.6第三方开发板.703.6.7附件和扩展.713.6.8使用开发板工作.723.7支持和文档.723.8章节回顾.723.9参考文献.73章节章节4芯片比较(“为什么我需要 Zynq?”)芯片比较(“为什么我需要 Zynq?”).774.1芯片选择的条件.784.2比较一：Zynq 对 FPGA.804.2.1MicroBlaze 处理器.804.2.2MicroBlaze 单片机系统.844.2.3PicoBlaze.854.2.4ARM Corte
10、x-M1.854.2.5其他处理器类型.854.2.6总结说明.874.3比较二：Zynq 对标准处理器.894.3.1处理器操作.894.3.2执行分析.924.3.3总结说明.944.4比较三：Zynq 对分立的 FPGA-处理器组合.944.5拓展 Zynq 架构和设计流.964.6本章回顾.984.7参考文献.99章节章节5应用和机会(“拿它能做什么?”)应用和机会(“拿它能做什么?”).1015.1应用的概述.102viii5.1.1汽车.1025.1.2通信.1025.1.3防务和航空航天.1035.1.4机器人、控制和仪器.1045.1.5图像和视频处理.1045.1.6医药.1
11、055.1.7高性能计算（HPC）.1055.1.8其他及未来的应用.1055.2何时 Zynq 真的有用.?.1065.3通信：软件定义无线电（SDR）.1075.3.1在无线通信中的趋势.1075.3.2介绍软件定义无线电（SDR）.1085.3.3SDR 的实现和授权技术.1085.3.4认知无线电.1105.4智能系统和智能网络.1115.4.1什么是智能系统？.1115.4.2智能系统的例子.1125.4.3智能网络：智能系统的通信.1145.4.4相关概念.1155.5图像和视频处理，及计算机视觉.1155.5.1图像与视频处理.1155.5.2计算机视觉.1165.5.3抽象的层
12、级.1175.5.4图像处理系统的实现.1185.5.5Zynq 上的计算机视觉的例子：道路标识识别.1205.6动态片上系统.1215.6.1运行时刻系统灵活性.1215.6.2动态部分重配置（DPR）.1215.6.3DPR 应用的例子.1225.6.4DPR 的好处.1245.7更多的机会：Zynq 的“生态系统”.1255.7.1什么是生态系统？.1255.7.2有什么机会？.1265.8本章回顾.1285.9参考文献.128ix章节章节6The ZedBoard.1336.1介绍 Zed.1336.2ZedBoard 系统架构.1346.3ZedBoard 设计流程.1366.4Ze
13、dBoard 入门.1376.4.1盒子里有什么？.1376.4.2硬件安装.1376.4.3烧写 ZedBoard.1386.5MicroZed.1426.6文档，教程和支持.1426.6.1关于 ZedBoard 的文档.1426.6.2演示和教程.1436.6.3在线课程.1436.6.4其他 ZedBoard 资源和支持.1446.7ZedBoard.org 社区.1446.7.1社区工程.1446.7.2博客.1446.7.3支持论坛.1456.8本章回顾.1456.9参考文献.146章节章节7教育、研究和培训 教育、研究和培训.1477.1技术趋势和 SoC 教育.1487.2大学
14、用 Zynq 教学.1497.2.1用 Xilinx 工具和板教学.1497.2.2数字设计和 FPGA 教学.1507.2.3计算机科学.1507.2.4嵌入式系统和 SoC 设计.1507.2.5算法实现（如信号、图像和视频处理）.1517.2.6设计重用.1527.2.7新的和正在出现的设计方法.1537.2.8传感、机器人和原型.1547.2.9一个例子课程.1547.3项目和竞争.1557.4学术研究.1567.5Xilinx 大学计划(XUP).158x7.5.1介绍 XUP.1587.5.2软件技术和许可.1587.5.3XUP 开发和教学板.1597.5.4XUP 研讨会和培训
15、材料.1597.5.5对大学的技术支持.1607.5.6资格.1607.5.7联系 XUP.1607.6企业培训.1607.6.1课程的授权的培训提供者.1607.6.2其他资源.1617.6.3在线视频.1617.7本章回顾.1617.8参考文献.162章节章节8Zynq 的第一个工程 Zynq 的第一个工程.1658.1软件安装指导.1668.2目标和结果.1668.3练习 1A 概述.1668.4练习 1B 概述.1678.5练习 1C 概述.1688.6可能的扩展.1698.7接下来是什么？.1698.8参考文献.169PART BZynq SoC&硬件设计硬件设计.171章节章节9嵌
16、入式系统和 FPGA 嵌入式系统和 FPGA.1739.1什么是嵌入式系统？.1739.1.1应用.1749.1.2一般嵌入式系统架构.1759.2处理器.1769.2.1协处理器.1779.2.2处理器 cache.1779.2.3执行周期.1799.2.4中断.1839.3总线.184xi9.3.1系统与外设总线.1859.3.2总线主机和从机.1869.3.3总线仲裁.1869.3.4存储器访问.1869.3.5总线带宽.1889.4本章回顾.1899.5参考文献.189章节章节10Zynq 片上系统概述 片上系统概述.19110.1接口与信号.19210.1.1PS-PL AXI 接口
17、.19210.1.2PL 协处理器接口.19310.1.3中断接口.19610.2互联.19710.2.1互联特性.19710.2.2互联、主机和从机.19810.2.3连接性.19910.2.4AXI_HP 接口.20010.2.5AXI_ACP 接口.20210.2.6AXI_GP 接口.20210.3存储器.20210.3.1存储器接口.20310.3.2片上存储器（On-Chip Memory，OCM).20810.3.3存储器映射.21010.4中断.21110.4.1中断信号.21210.4.2通用中断控制器(GIC).21210.4.3中断源.21310.4.4中断优先级定序和处
18、理.21710.4.5延伸阅读.21810.5本章回顾.21910.6参考文献.219章节章节11Zynq 片上系统的开发 片上系统的开发.22111.1硬件/软件划分.22111.2剖析.224xii11.3软件开发工具.22611.3.1软件工具.22611.3.2硬件配置工具.22711.3.3软件开发包(SDK).22811.3.4微处理器调试器.22811.3.5用于 Xilinx Cortex-A9 编译器工具链 Sourcery CodeBench Lite Edition.22911.3.6逻辑分析仪.22911.3.7System Generator for DSP.2291
19、1.4本章回顾.23011.5参考文献.230章节章节12Zynq SoC 设计的下一步 设计的下一步.23112.1先决条件.23112.2目标与结果.23212.3练习 2A 的概述.23212.4练习 2B 的概述.23212.5练习 2C 的概述.23312.6练习 2D 的概述.23412.7可能的扩展.23512.8接下来？.236章节章节13IP 包设计 包设计.23713.1概述.23713.2业界趋势和哲学.23913.3IP 核设计方法.24013.3.1HDL.24013.3.2System Generator.24113.3.3HDL Coder.24113.3.4Vi
20、vado High-Level Synthesis.24213.3.5选择正确的 IP 创建方法.24413.4仿真与文档.24413.4.1仿真.24413.4.2文档.24913.5本章回顾.25213.6参考文献.252xiii章节章节14高层综合 高层综合.25514.1高层综合的概念.25614.1.1什么是高层综合（HLS）？.25614.1.2高层综合的动机.25714.1.3设计指标和硬件架构.25914.2HLS 工具的开发.26014.3HLS 源代码语言.26214.3.1C.26214.3.2C+.26314.3.3SystemC.26314.3.4用于高层综合的其他语
21、言.26414.4介绍 Vivado HLS.26414.4.1Vivado HLS 做什么？.26414.4.2Vivado HLS 设计流.26714.4.3C 功能性验证和 C/RTL 协同仿真.27014.4.4实现的度量指标和考虑因素.27114.4.5高层综合过程的概述.27214.4.6解决方案：探索设计空间.27614.4.7Vivado HLS 库的支持.27714.5在 Zynq 设计流中的 HLS.27714.6本章回顾.27814.7参考文献.278章节章节15Vivado HLS:近视 近视.28115.1一个 Vivado HLS 项目的剖析.28215.2Viva
22、do HLS 用户界面.28315.2.1图形用户界面.28415.2.2命令行界面（CLI）.28615.3数据类型.28715.3.1C 和 C+的自有数据类型.28715.3.2Vivado HLS 的 C 和 C+任意精度数据类型.28915.3.3SystemC 的任意精度类型.29215.3.4浮点数据类型和运算.29415.3.5任意精度模式的验证.29415.4接口规格和综合.29515.4.1 C/C+函数定义.295xiv15.4.2端口级别接口的综合.29615.4.3端口接口协议类型.29815.4.4端口接口协议的综合.30015.4.5包级别的接口端口和协议.302
23、15.4.6接口综合指令.30415.4.7人工接口设定.30815.5算法综合.30915.5.1实现的度量指标和约束.30915.5.2数据类型.31115.5.3流水线.31115.5.4数据流.31615.5.5算法例子研究：循环.31915.5.6数组.32715.6设计评估和优化.32815.6.1设计约束.32815.6.2合成指令.32915.6.3统计与报告.32915.6.4设计迭代和优化.32915.7从 Vivado HLS 导出.33015.7.1Vivado IP Catalog（IP-XACT 格式）.33015.7.2DSP 的 System Generator
24、.33015.7.3XPS 的 pcore.33015.8本章回顾.33115.9参考文献.331章节章节16用 Vivado 高层综合做设计 用 Vivado 高层综合做设计.33316.1前提条件.33316.2目标与成果.33316.3练习 3A 概述.33416.4练习 3B 概述.33416.5练习 3C 概述.33416.6肯能的扩展.33516.7接下去？.335章节章节17IP 的创建 的创建.33717.1目标与成果.337xv17.2练习 4A 概述.33817.3练习 4B 概述.33817.4练习 4C 概述.33917.5可能的扩展.34017.6接下来？.341章节
25、章节18IP 重用与集成 重用与集成.34318.1概述.34318.2系统设计 系统级的方法.34418.3IP-XACT.34618.4IP 库.34618.4.1Vivado IP Catalog.34718.4.2第三方.34718.4.3定制 IP.34818.5IP 集成.34918.5.1IP Integrator.34918.5.2IP Packager.34918.6本章回顾.35118.7参考文献.351章节章节19AXI 接口 接口.35319.1AXI 的开发.35319.2各种 AXI4.35419.3AXI 架构.35419.3.1地址通道.35619.3.2写数据
26、通道.35619.3.3读数据通道.35619.3.4写响应通道 l.35619.4应用实例.35619.5AXI 会话.35819.5.1AXI 写批量会话.35819.5.2AXI 读批量会话.35819.6在 Xilinx 工具流中的 AXI.36019.7小结.36419.8参考文献.364xvi章节章节20探索探索 IP Integrator.36520.1目标与成果.36620.2练习 4A.36720.3练习 4B.36720.4练习 4C.36820.5可能的扩展.36820.6接下来？.368PART C操作系统操作系统&系统集成系统集成.369章节章节21Zynq 上的操作
27、系统介绍 上的操作系统介绍.37121.1为何要使用嵌入式操作系统？.37121.1.1加速面市.37121.1.2使用已有的功能.37221.1.3降低维护和开发的成本.37321.2选择正确的操作系统类型.37321.2.1单任务操作系统.37321.2.2实时操作系统（RTOS）.37421.2.3其它嵌入式操作系统.37521.2.4进一步的考虑.37721.3应用.37721.4多处理器系统.37821.5Zynq 操作系统.37921.5.1Linux.37921.5.2RTOS.38221.5.3其它操作系统.38221.6本章回顾.38321.7参考文献.383章节章节22Li
28、nux 概览 概览.38522.1简单历史.38522.2Linux 系统概述.38622.3许可.38722.3.1GNU 通用公共许可.38822.4开发工具和资源.38922.4.1虚拟机.389xvii22.4.2版本控制.39122.4.3Git.39222.4.4Linux 下的调试.39322.5本章回顾.39522.6参考文献.396章节章节23Linux 内核 内核.39723.1Linux 内核层级.39723.2系统调用接口.39823.3内存管理.40023.3.1虚拟内存.40023.3.2内存的高端和低端.40123.4进程管理.40123.4.1进程的表达.402
29、23.4.2进程创建、调度和析构.40223.5文件系统.40423.5.1Linux 文件系统.40423.5.2虚拟文件系统.40523.6架构相关的代码.40623.7Linux 设备驱动.40623.7.1关于机制与策略的说明.40723.7.2模块/设备分类.40723.8本章回顾.40723.9参考文献.408章节章节24Linux 启动 启动.40924.1概述.40924.2桌面 Linux 引导过程的各个阶段.41124.2.1BIOS.41124.2.2第一级引导装载程序(FSBL).41124.2.3第二级引导装载程序(SSBL).41224.2.4内核.41324.2.
30、5Init.41324.3引导 Zynq.41424.3.1Zynq 引导文件.41524.3.2Stage-0(引导 ROM).417xviii24.3.3Stage-1(第一级引导装载程序).41924.3.4Stage-2(第二级引导装载程序).42524.4本章回顾.42524.5参考文献.426缩略语表 429缩略语表 429xix前言两年来，世界各地的学术人士、工业界专家和设计者接触到了使用来自 Xilinx 公司的 Zynq-7000 所有可编程片上系统的开发板。这些包括 ZedBoard，Zc702，Zc706 等 类型的开发板给予了用户史无前例的开发属于自己的片上系统的能力。
31、Zynq SoC 整 合了 ARM 双核 cortex-A9 处理器和 Xilinx 7 系列 FPGA 架构，使得它不仅拥有 ASIC 在能耗、性能和兼容性方面的优势，而且具有 FPGA 硬件可编程性的优点。人们对这类设备需求强劲，这是开创先河的设计，伴随而来的是对文件、培训、辅导和指导书等形式的辅助手段的需求。The Zynq Book 作为第一本英文版的相关书 籍，包含每个 Zynq 用户必知的重要信息。来自 University of Strathclyde 的团队开展 了卓有成效的工作，齐心协力编写了这本综合性书本，满足了其迫切的需求。这本书从对 Zynq 设备的概述开始；接着阐述了
32、 ZedBoard；然后迅速转至构建以Zynq 家族为对象的设计所需信息，深度解释了在这些设备上的设计流程和潜在的各种设计选项。由于这是一个既可以软件编程又可以硬件编程的复合设备，因而该书不仅涉及硬件开发工具，还包含了高级语言综合工具的介绍及其开发流程。尤其着重介绍了 Vivado High Level Synthesis（HLS），其生产力优势和与 Cortex-A9 处理器 所提供的高级语言模型的协同性显现无疑。连接处理器系统到可编程逻辑或者FPGA 的接口起了举足轻重的作用，本书深入浅出地概述了这些接口并且大致介绍了如何配置它们。最后，对嵌入式软件运行环境的介绍自然是不可或缺的。总结章节
33、则引导读者探究在自己设计的片上系统上运行 Linux 系统的细微差别。由University of Strathclyde领衔编写第一本有关Zynq的英文版著作并非偶然。自2005 年以来，Xilinx 公司与英国苏格兰 University of Strathclyde 电子电气工程系合作密切。Bob Stewart 教授，作为 Xilinx 公司的荣誉教授，在学术、工业领域主导着开发、宣 传适用于 Xilinx 所有可编程技术的练习教程。他和他的团队编写出了优秀的教材，xx造福了来自世界各地成千上万的学生、工程师。这成功的案例无疑展现了 Universityof Strathclyde 以
34、实为本、以工业为主导的精神和它享有国际声誉的科技机构领导地 位。University of Strathclyde 由 John Anderson 教授始建于 1796 年，给世人留下了一 个实用的学习的地方。显而易见，这所大学将始终保持为一个实用的学习的地方，并且和 Xilinx 公司在教育、研究方面保持着战略伙伴关系。值得一提的是，在 2013年，University of Strathclyde被英国一权威机构认证为全英最佳大学，并且在2014年，被评为全英最具创业精神大学，对此我们倍感兴奋。此书的确是 Zynq 新用户的必读之物！Vidya RajagopalanCorporate V
35、ice President of Processing,Systems,Software and Applications(PSSA),Xilinx,Inc.2014 年六月xxi作者简介作者（原英文版）Authors(original English edition).Louise H.CrockettAcademic Teaching Fellow,Dept.of Electronic&Electrical Engineering,University of StrathclydeLouises technical and research interests are in DSP,dig
36、ital communica-tions,software defined radio,FPGA/SoC based design,and profes-sional education.She teaches at undergraduate and MSc level on HDL,digital design,and FPGAs.Louise 主要从事 DSP、数字通信、软件定义的无线电、基于FPGA/SoC 的设计和专业教育。她教授本科生、研究生有关HDL、数字电路设计和 FPGA 等课程。Ross A.ElliotPhD Researcher,Dept.of Electronic&E
37、lectrical Engineering,University of StrathclydeRosss research interests are in the areas of multicarrier communications for cognitive radio and efficient filterbank communication systems in the evolving field of TV White Space(TVWS),with a focus on FPGA/SoC based implementations.Ross 致力于无线电多载波通信领域的探
38、索和基于 FPGA/SoC 在空白电视信号频段（TVWS）领域的高效滤波通信系统的研究。xxiiMartin A.EnderwitzPhD Researcher,Dept.of Electronic&Electrical Engineering,University of StrathclydeMartins research interests are in digital predistortion implementations with Zynq for use in TV White Space and 4th generation(4G)mobile communications.
39、Martin 的研究方向是在空白电视信号频段将数字预失真技术在Zynq 上实现和四代（4G）手机通信技术。Robert W.StewartProfessor,Dept.of Electronic&Electrical Engineering,University of StrathclydeBob has more than 25 years experience working on FPGA-based design for communications,adaptive DSP,software defined radio,and wireless white space communi
40、cations.He has consulted extensively to industry in Europe and the US.Bob 在基于 FPGA 实现通信、自适应 DSP、软件定义的无线电及在空白电视信号频段无线通信等领域有着超过 25 年的工作经验。他是欧洲和美国工业界的资深顾问。xxiii中文版 Chinese Edition 翁恺博士 Kai Weng(中文翻译 translator)Lecturer,Dept.of Computer Science,Zhejiang UniversityWeng Kai got his Ph.D of computer scienc
41、e at Zhejiang University and has been teaching computer courses at ZU.He is the ACM-ICPC Out-standing Coach Award winner in 2010 and brought the ZU team to the world finals first place in 2011.He teaches lots of courses at ZU,from basic programming to computer architecture,and embedded systems.He is
42、 quietly active in MOOC and his MOOC courses have been regis-tered with more than 200 000 students.翁凯博士在浙江大学获得计算机科学博士学位并留校执教计算机相关课程。他是 2010 年 ACM-ICPC Outstanding Coach Award 得主，并带领来自浙江大学的团队在 2011 年摘得世界级桂冠。他在浙江大学教授多门课程，包括基础计算机编程、计算机结构和嵌入式系统等课程。他在 MOOC 学习平台很活跃，他的课程已经被超过 200000 名学生注册。吕鉴峰博士 Jianfeng Lu
43、(中文编辑 editor)Teaching Associate,Dept.of Electronic&Electrical Engineering,University of StrathclydeJianfeng Lus research interests are in the area of electrical power engi-neering and renewable technology.He supports the undergraduate articulation programmes between Strathclyde and Chinese partner u
44、ni-versities,and also teaches on a number of courses,including regular vis-its to China.Jianfeng Lu 的研究方向是电气能源工程和可再生能源。他正在帮助 Strathclyde 和中国伙伴大学之间开展本科生合作项目。与此同时，他也教授一些课程并且时常出差中国。xxivxxv鸣谢 我们在此向那些支持与帮助完成本书（The Zynq Book）著作以及中文翻译的朋 友们，表示最真挚的感谢。首先，本书的诞生源于 Xilinx 公司高级总监 Patrick Lysaght 的理念 写一部关 于 Zynq 的
45、书。之后就立刻展开了本书的创作，并且我们在写作的过程中发现了很多关于 Zynq 的有趣的事情！本书的最终产生并不只因为我们的努力，还有很多一路上给予我们太多帮助的人们。我们先要感谢 Xilinx 大学计划（Xilinx University Program）的欧洲区主要负责人 Cathal McCabe 没有人比他给予的帮助更多了。他的专业支持起到了至关重要的 作用，并且我们感谢他的耐心、真知灼见和专注。若没有 Cathal，这部书也不会如此完美的呈现于大家眼前。同时，我们衷心地感谢 Xilinx 公司一些同事的付出：Sagheer Ahmad,Brian Gaide,Austin Lesea
46、,Joshua Lu,Duncan Mackay,Daryl Nees,Stephen Neuendorffer,Parimal Patel,Fernando Martinez Vallina,Tim Vanevenhoven 以及 Y.C.Wang 他们花时间阅读本 书并且给出了具有建设性的意见。他们中的几位甚至还做了辅助练习并分享了他们的反馈意见。谢谢大家 你们的经验给予我们很大的帮助！我们还要感谢 BarrieMullins 的帮助和支持。我们在 Strathclyde 大学（University of Strathclyde）的同事也给予了我们很大的帮 助。我们要感谢他们对本书付出的各
47、样努力。他们中的一些同事非常慷慨地拿出时间阅读和检查每一个章节，或是检验辅助练习，并且给予了很多有建设性的反馈意见。非常感谢Douglas Allan,Dani Anderson,Dale Atkinson,Kenneth Barlee,Iain Chalmers,Fraser Coutts,David Crawford,Sam Edwards,Poppy Harvey,Connor Hughes,Sarunas xxviKalade,Phil Karagiannakis,David Northcote 和 Kenneth Osborne。我们也要感谢所有对 Zynq 聊 （Zynq-chat
48、）作出的贡献，这已经成为我们工作环境的特点。对于中文译本，我们感谢我们的翻译工作者和联合作者 浙江大学的翁教授 和 Strathclyde 大学的 Jianfeng Lu，以及 Xilinx 公司的 Joshua Lu 对中文译本的管理和 支持。我们也要感谢参加 Strathclyde 大学暑期实习的史嘉珵同学，感谢他在最后阶段帮助我们完成书本的编辑工作。最后而同样重要的是，我们必须感谢我们的家人和朋友 他们情愿地接受我 们临近期限时而不能参加社交活动，以及他们给予我们的鼓励。Louise Crockett,Ross Elliot,Martin Enderwitz,Bob Stewart.20
49、14 年 6 月，更新于 2016 年 6 月。11引言引言 从书名你应该已经猜到，这是关于 Zynq的书！这是新一代全面可编程片上系统 （All-Programmable System-on-Chip，SoC）的 Zynq10，可别误以为是锌（英文 zinc、元素符号 Zn）那个化学元素啊。其实，这两者之间还是有联系的。有传言说 Xilinx 给他们的新芯片命名为 Zynq，是因为它代表了一个可以用在任何地方的处理器元素。Zynq 芯片致力于成为灵活的、能用于各种应用的强有力的平台，就像锌元素可以与各种其他金属混合形成具有各种所需属性的合金一样。Zynq 的本质特征，是它组合了一个双核 AR
50、M Cortex-A9 处理器 1 和一个传统 的现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array，FPGA）逻辑部件。尽管 之前也有过捆绑了FPGA的专用处理器，但是还没有出现过完全相同的方案。在Zynq上，ARM Cortex-A9 是一个应用级的处理器，能运行完整的像 Linux 这样的操作系 统，而可编程逻辑是基于 Xilinx 7 系列的 FPGA 架构 5,7。这个架构实现了工 业标准的 AXI 接口，在芯片的两个部分之间实现了高带宽、低延迟的连接 8。这意味着处理器和逻辑部分各自都可以发挥最佳的用途，而不会有在两个分立的芯片之间的那种接口开销。同时又能