SoC FPGA 嵌入式设计和开发教程（Intel FPGA 大学计划推荐，一线工程师实践总结）_梅雪松宋士权陈云_9787512422391

本书以Intel Cyclone v SoC FPGA系列器件为例,介绍了SoC FPGA 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SoC FPGA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。

随着集成电路生产工艺的不断进步,芯片中晶体管的数量也在不断增加。GAL、PLD、CPLD、FPGA 等一系列的可编程逻辑数字集成电路相继诞生。新型架构芯片的出现,不仅得益于集成电路设计和制造工艺的进步,而且更离不开实际的应用需求。现代数字系统大多都朝小型化、集成化方向发展,而作为一种通用的可编程逻辑器件,FPGA 以其灵活的现场可编程特性、强大的并行处理能力,在众多高性能数字系统中都有应用。

鉴于很多高性能的数字系统都离不开FPGA 器件,为了进一步降低硬件系统的复杂度,各大FPGA 厂家都推出了基于各自FPGA 的软核CPU 方案。通过该方案,设计者能够将原本需要通过外置CPU 实现的功能,转移到FPGA 芯片中使用通用逻辑搭建的软核CPU 来实现,在保证系统功能和性能的前提下,简化硬件系统设计,提高系统集成度,降低维护难度。但是受限于FPGA 中通用逻辑的可运行最大频率,各种软核CPU 的运行频率都较低,一般不超过200 MHz,再加上架构的原因,各种软核CPU 的软件生态都远赶不上各种常用的单片机。因此,基于软核处理器的应用开发受到了较大的限制。

在此情形下,众多的FPGA 厂商又相继推出了集成高性能ARM 硬核处理器和通用可编程逻辑的新型架构芯片。这其中就包括以Xilinx的Zynq系列为代表的全可编程芯片以及Intel 的可编程片上系统芯片(SoC FPGA)。

无论是Xilinx的Zynq系列芯片,还是Intel的SoC FPGA 芯片,两者的架构都是相似的,都是在同一个晶片上将高性能的ARM Cortex A 系列处理器和FPGA有机结合,并辅以各种常见的外设,实现完整的系统。依赖于ARM 处理器强大的开发工具链和软件生态环境,使用这一类器件进行系统设计,开发和调试的时间将被大大缩短。

得益于Intel大学计划提供的众多学习机会和学习资料,笔者从2014年底开始接触Intel的SoC FPGA,并开始了断断续续的学习。但是由于在这之前,作者并没有任何基于Linux系统开发的基础,因此学习的过程非常的艰辛,学习的资料主要来SoC FPGA 嵌入式设计和开发教程自网络博文和一些讲解Linux开发的书籍。幸好在这个学习的过程中得到了很多朋友的无私帮助,尤其是骏龙科技的工程师,也是本书的第二作者宋士权,多次为我提供最新的一手学习资料,让我最终坚持了下来。

在决定编写本书之前,市面上还很难找到系统讲解Intel SoC FPGA 开发的书籍,作者作为一个草根创业者,既对该器件的开发抱有极大的兴趣,同时又受限于个人的知识积累,因此学习过程本身就是一个不断试错的过程。本书从某种意义上来说,可以算做作者学习SoC FPGA 开发的学习笔记。由于作者能力有限,虽然在写作过程中投入了大量的精力和时间,但错误与不妥之处还是在所难免,读者在阅读本书时如果发现任何疏漏,可及时反馈给我们,以便我们及时更正。读者可以通过本书配套的网站www.corecourse.cn留言反馈在阅读本书的过程中所发现的问题,或者在学习过程中遇到的疑惑;同时,也可以在该网站上以本书名作为关键词,搜索与本书相关的软硬件配套资源。

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