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第1章可编程片上系统设计2

1.1可编程片上系统2

1.1.1软核及硬核处理器2

1.1.2可编程片上系统技术发展2

1.1.3可编程片上系统技术特点3

1.2可编程片上系统设计与优化技术4

1.2.1可编程片上系统设计技术4

1.2.2通用可编程片上系统优化技术7

1.2.3专用可编程片上系统优化技术9

1.3Xilinx可编程片上系统芯片11

1.3.1Spartan系列FPGA11

1.3.2Virtex系列FPGA13

1.3.3Zynq-7000系列FPGA16

第2章AMBAAX14协议18

2.1AXI协议19

2.2AXI4功能20

2.2.1AXI4全局信号21

2.2.2低功耗接口信号21

2.2.3AXI4通道及信号21

2.2.4AXI4交易通道的握手信号关系25

2.2.5AXI4猝发类型及地址计算26

2.2.6AWCACHE和ARCACHE属性27

2.2.7AXI互联结构模型28

2.2.8用户信号30

2.3AXI4-Lite功能31

2.4AXI4-Stream功能32

第3章MicroBlaze软核处理器结构35

3.1MicroBlaze处理器结构框架36

3.1.1MicroBlaze存储器结构37

3.1.2MicroBlaze浮点单元38

3.1.3MicroBlaze流连接接口40

3.1.4MicroBlaze流水线结构40

3.1.5MicroBlaze特权指令42

3.1.6MicroBlaze指令类型42

3.2MicroBlaze寄存器43

3.2.1通用寄存器43

3.2.2特殊寄存器43

3.3MicroBlaze虚拟存储器管理51

3.3.1实模式52

3.3.2虚拟模式52

3.4MicroBlaze事件及处理59

3.4.1复位60

3.4.2硬件异常60

3.4.3断点63

3.4.4中断63

3.4.5用户向量（异常）64

3.5MicroBlaze指令和数据缓存64

3.5.1MicroBlaze指令缓存64

3.5.2MicroBlaze数据缓存66

3.6MicroBlaze调试和跟踪68

第4章MicroBlaze软核处理器接口69

4.1MicroBlaze接口70

4.2AXI4接口70

4.2.1存储器映射接口70

4.2.2流接口72

4.3PLB接口72

4.4LMB接口74

4.5FSL接口75

4.6XCL接口76

4.6.1XCL接口原理76

4.6.2XCL交易78

4.7调试接口80

4.8跟踪接口81

4.9编程接口82

4.9.1堆栈规则82

4.9.2存储器模型83

4.9.3中断和异常句柄84

第5章可编程片上系统开发平台86

5.1设计流程及EDK工具87

5.1.1设计流程87

5.1.2EDK工具88

5.2平台产生器94

5.2.1加载路径94

5.2.2输出文件94

5.2.3BMM流程95

5.3仿真模型产生器95

5.3.1仿真库996

5.3.2仿真模97

5.3.3输出文件98

5.3.4存储器初始化98

5.4库产生器101

5.4.1加载路径101

5.4.2输出文件103

5.4.3生成库和驱动103

5.5平台规范工具105

5.6flash存储器编程105

5.6.1flash编程105

5.6.2支持的flash硬件106

5.6.3编程先决条件107

5.6.4编程对话框107

5.6.5定制flash编程108

5.6.6可操作的特点和方法110

5.7GNU编译器工具111

5.7.1编译器框架111

5.7.2编译器使用及选项112

5.7.3MicroBlaze编译器117

5.8GNU调试器122

5.8.1GDB调试流程122

5.8.2MicroBlaze的GDB目标123

5.9Xilinx微处理器调试器123

5.9.1XMD的使用124

5.9.2连接命令选项127

5.9.3MicroBlaze处理器目标127

5.10系统ACE文件产生器129

第6章可编程片上系统描述规范129

6.1SOPC描述文件规范132

6.2微处理器硬件规范132

6.2.1MHS通用硬件规范132

6.2.2AXI系统MHS规范136

6.3微处理器外设规范140

6.3.1MPD语法140

6.3.2总线接口143

6.3.3IO接口144

6.3.4选项145

6.3.5参数147

6.3.6端口155

6.3.7设计考虑157

6.4外设分析命令159

6.5黑盒定义161

6.6微处理器软件规范162

6.6.1MSS格式162

6.6.2全局参数164

6.6.3实例指定参数164

6.6.4MDD/MLD指定参数166

6.6.5OS指定参数166

6.6.6处理器指定参数166

6.7微处理器库定义167

6.7.1库定义文件167

6.7.2MLD格式规范168

6.7.3MLD参数描述171

6.7.4设计规则检查172

6.7.5库产生173

6.8微处理器驱动定义173

6.8.1驱动定义文件173

6.8.2MDD格式规范173

6.9Xilinx板描述格式176

6.9.1XBD格式176

6.9.2属性命令177

6.9.3本地参数命令及子属性177

6.9.4本地端口命令及子属性178

6.9.5使用1O_INTERFACE关联IP179

6.9.6使用1O_INTERFACE桥接IP180

6.9.7AXI系统XBD格式180

第7章基于AXI4可编程片上系统设计流程184

7.1工程的建立185

7.1.1使用BSP向导185

7.1.2新建工程的结构分析188

7.1.3使用SDK设计程序190

7.1.4使用SDK下载程序193

7.1.5使用SDK调试程序195

7.2添加AXIIP到硬件设计196

7.2.1打开工程196

7.2.2添加和配置AXIGPIO外设196

7.2.3产生外部GPIO连接198

7.2.4使用SDK设计程序199

7.2.5使用SDK下载程序202

7.2.6应用程序分析203

7.3定制并添加AXIIP到系统204

7.3.1打开工程204

7.3.2产生AXI外设模板205

7.3.3创建AXI外设209

7.3.4添加和连接AXI外设210

7.3.5导入硬件设计到SDK工具212

7.3.6添加定制IP核软件驱动到设计213

7.3.7使用SDK编写IP核应用程序214

7.3.8修改程序的运行空间216

7.3.9分析汇编目标文件216

7.4中断控制器及中断服务程序的设计217

7.4.1添加定时器和中断控制器217

7.4.2编写中断服务程序219

7.4.3修改链接脚本223

7.4.4设计验证223

7.5软件和硬件协同调试225

7.5.1打开工程225

7.5.2例化AXIChipScope核225

7.5.3启动SDK软件调试器227

7.5.4启动ChipScopePro硬件调试器228

7.5.5执行H/S验证228

第8章Xilinx操作系统及库231

8.1Xilinx微核结构232

8.2LibXiI标准C库233

8.3板级支持包235

8.3.1MicroBlaze处理器API235

8.3.2Xilinx硬件抽象层238

8.4Xilkernel核238

8.4.1Xilkernel构成239

8.4.2建立Xilkernel应用程序240

8.4.3Xilkernel处理模型241

8.4.4Xilkernel调度模型241

8.4.5POSIX接口241

8.4.6XilkernelAPI接口242

8.4.7存储器保护251

8.4.8系统初始化253

8.4.9Xilkernel定制254

8.5LibXil库257

8.5.1LibXilFATFS257

8.5.2LibXilMFS258

8.5.3LibXilflash260

8.5.4LibXillsf262

第9章基于AXI4的Xilkernel实现266

9.1系统硬件平台构建267

9.2Xilkernel操作系统构建269

9.3应用程序进程的实现原理及方法271

9.3.1shell.C应用程序272

9.3.2信号量实现方法275

9.3.3消息实现方法277

9.3.4定时器实现方法280

9.3.5井字游戏实现方法281

9.3.6互斥实现方法282

9.3.7动态优先级实现方法284

9.3.8按键中断实现方法286

第10章基于AX14的IWIP协议栈实现289

10.1IWIP协议栈290

10.1.1建立硬件系统290

10.1.2建立软件系统293

10.1.3软件API296

10.2系统硬件平台构建298

10.3系统软件平台设计300

10.3.1系统软件平台的自动生成300

10.3.2BSP的相关设置分析301

10.3.3应用程序关键代码分析301

第11章基于AX14的多核处理器系统实现303

11.1设计原理304

11.2硬件平台搭建306

11.2.1添加第二个软核处理器306

11.2.2添加处理器间的共享资源308

11.2.3完成端口连接309

11.2.4完成新添加资源的地址空间分配310

11.3软件应用程序设计311

11.3.1建立应用程序311

11.3.2应用程序分析312

11.4系统调试和测试315