【书籍】SoC FPGA 嵌入式设计和开发教程

SoC FPGA 嵌入式设计和开发教程

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 的应用所需掌握的基本的知识路线展开,从基本的Linux操作到分析一个基础的应用框架,然后基于该应用框架,详细讲解应用的构建、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、电子信息类本科生以及相关专科生的嵌入式基础类课程的教材,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。

作者简介

梅雪松，网名“小梅哥”，拥有多年电子设计经验，擅长知识的总结和传播，有《小梅哥和你一起深入学习FPGA》、《小梅哥FPGA学习笔记》两个系列网络博文；并推出了手把手式视频教程《FPGA设计思想与验证方法视频教程》，该教程在各大视频点击平台备受好评，网友称其为学习FPGA基础与提高教学视频的S选。同时，开设FPGA实地培训班，进行网络和实地FPGA培训，并多次进入高校进行SoC FPGA开发技术的培训。培训课程以其的知识讲解和生动的实例分析，得到了学员的一致肯定。

前言/序言

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,在众多高性能数字中都有应用。

鉴于很多高性能的数字都离不开FPGA 器件,为了进一步降低硬件的复杂度,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,在保证功能和性能的前提下,简化硬件设计,提高集成度,降低维护难度。但是受限于FPGA 中通用逻辑的可运行大频率,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。