Xilinx All Programmable Zynq-7000 SoC設(shè)計(jì)指南

第1篇  Zynq-7000體系結(jié)構(gòu)
第1章 可編程SoC設(shè)計(jì)導(dǎo)論 19
1.1 可編程SoC系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 19
1.1.1 軟核及硬核處理器 19
1.1.2 可編程SoC技術(shù)的發(fā)展 20
1.1.3 可編程SoC系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn) 21
1.1.4 可編程SoC設(shè)計(jì)流程 21
1.1.5 可編程SoC開發(fā)工具 23
1.2 Xilinx Zynq平臺(tái)導(dǎo)論 28
1.2.1 Xilinx Zynq平臺(tái)功能 28
1.2.2 處理系統(tǒng)PS特性 30
1.2.3 可編程邏輯PL特性 35
1.2.4 互聯(lián)特性及描述 37
1.2.5 Zynq信號(hào)、接口和引腳 39
1.3 Zynq平臺(tái)設(shè)計(jì)方法學(xué) 46
1.3.1 使用PL實(shí)現(xiàn)軟件算法的優(yōu)勢(shì) 46
1.3.2 設(shè)計(jì)PL加速器 47
1.3.3 PL加速限制 47
1.3.4 降低功耗 48
1.3.5 實(shí)時(shí)減負(fù) 49
1.3.6 可重配置計(jì)算 49
第2章 AMBA協(xié)議規(guī)范 50
2.1 AMBA規(guī)范導(dǎo)論 50
2.2 AMBA APB規(guī)范 51
2.2.1AMBA APB寫傳輸 51
2.2.2AMBA APB讀傳輸 52
2.2.3 AMBA APB錯(cuò)誤響應(yīng) 53
2.2.4操作狀態(tài) 54
2.2.5AMBA3 APB信號(hào) 54
2.3 AMBA AHB規(guī)范 56
2.3.1 AMBA AHB結(jié)構(gòu) 56
2.3.2 AMBA AHB操作 58
2.3.3 AMBA AHB傳輸類型 60
2.3.4 AMBA AHB猝發(fā)操作 61
2.3.5 AMBA AHB傳輸控制信號(hào) 64
2.3.6 AMBA AHB地址譯碼 66
2.3.7 AMBA AHB從設(shè)備傳輸響應(yīng) 67
2.3.8 AMBA AHB數(shù)據(jù)總線 70
2.3.9 AMNA AHB傳輸仲裁 71
2.3.10 AMBA AHB分割傳輸 76
2.3.11 AMBA AHB復(fù)位 79
2.3.12 關(guān)于AHB數(shù)據(jù)總線的位寬 79
2.3.13 AMBA AHB接口設(shè)備 80
2.4 AMBA AXI4規(guī)范 11
2.4.1 AMBA AXI4概述 錯(cuò)誤!未定義書簽。
2.4.2 AMBA AXI4功能 11
2.4.3 AMBA AXI4互聯(lián)結(jié)構(gòu) 20
2.4.4 AXI4-Lite功能 22
2.4.5 AXI4-Stream功能 23
第2篇 Zynq-7000體系結(jié)構(gòu)
第3章 Zynq-7000應(yīng)用處理單元 27
3.1 應(yīng)用處理單元 27
3.1.1 基本功能 27
3.1.2 系統(tǒng)級(jí)視圖 29
3.2 Cortex-A9處理器 30
3.2.1 中央處理器 30
3.2.2 L1高速緩存 33
3.2.3 存儲(chǔ)器管理單元 34
3.2.4 接口 37
3.2.5 NEON 38
3.2.6 性能監(jiān)視單元 39
3.3 偵聽控制單元 39
3.3.1 地址過濾 39
3.3.2 SCU主設(shè)備端口 40
3.4 L2高速緩存 40
3.4.1 互斥 L2-L1高速緩存配置 42
3.4.2 高速緩存替換策略 43
3.4.3 高速緩存鎖定 43
3.4.4 使能/禁止 L2高速緩存控制器 44
3.4.5 RAM訪問延遲控制 45
3.4.6 保存緩沖區(qū)操作 45
3.4.7 在Cortex-A9和L2控制器之間的優(yōu)化 46
3.4.8 預(yù)取操作 47
3.4.9 編程模型 48
3.5 片上存儲(chǔ)器 48
3.5.1 片上存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu) 48
3.5.2 片上存儲(chǔ)器功能 50
3.6 APU接口 57
3.6.1 PL協(xié)處理接口 57
3.6.2 中斷接口 60
3.7 APU內(nèi)的TrustZone 60
3.7.1 CPU安全過渡 61
3.7.2 CP15寄存器訪問控制 61
3.7.3 MMU安全性 62
3.7.4 L1緩存安全性 62
3.7.5 安全異常控制 63
3.7.6 CPU調(diào)試 TrustZone訪問控制 63
3.7.7 SCU寄存器訪問控制 63
3.7.8 L2緩存中的TrustZone支持 63
3.8 應(yīng)用處理單元復(fù)位 64
3.8.1 復(fù)位功能 64
3.8.2 復(fù)位后的APU狀態(tài) 65
3.9 功耗考慮 65
3.9.1 待機(jī)模式 66
3.9.2 在L2控制器內(nèi)的動(dòng)態(tài)時(shí)鐘門控 66
3.10系統(tǒng)地址分配 66
3.10.1 地址映射 66
3.10.2 系統(tǒng)總線主設(shè)備 68
3.10.3 I/O外設(shè) 68
3.10.4 SMC存儲(chǔ)器 69
3.10.5 SLCR寄存器 69
3.10.6 雜項(xiàng)PS寄存器 70
3.10.7 CPU私有總線寄存器 70
3.11 中斷 70
3.11.1 中斷環(huán)境 71
3.11.2 中斷控制器的功能 72
3.11.3 編程模型 76
3.12 定時(shí)器 77
3.12.1 CPU私有定時(shí)器和看門狗定時(shí)器 77
3.12.2 全局定時(shí)器 78
3.12.3 系統(tǒng)看門狗定時(shí)器 79
3.12.4 三重定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 81
3.12.5 I/O信號(hào) 84
3.13 DMA控制器 85
3.13.1 DMA控制器結(jié)構(gòu)及特性 85
3.13.2 DMA控制器功能 89
3.13.3 外部信號(hào) 99
3.13.4．寄存器描述 101
3.13.5．用于管理器和命令的指令集參考 102
3.13.6 編程模型參考 103
3.13.7 編程限制 109
3.13.8 DMAC IP配置選項(xiàng) 111
第4章 Zynq-7000可編程邏輯資源 112
4.1 Zynq-7000可編程邏輯資源特性 112
4.2 可編程邏輯資源功能 114
4.2.1 CLB，Slice和LUT 114
4.2.2 時(shí)鐘管理 114
4.2.3 塊RAM 115
4.2.4 數(shù)字信號(hào)處理-DSP Slice 116
4.2.5 輸入/輸出 117
4.2.6 低功耗串行收發(fā)器 118
4.2.7 PCI-E模塊 119
4.2.8 XADC（模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器） 120
4.2.9 配置 120
第5章 系統(tǒng)互連結(jié)構(gòu) 122
5.1 系統(tǒng)互連功能及特性 122
5.1.1 數(shù)據(jù)路徑 124
5.1.2 時(shí)鐘域 125
5.1.3 連接性 126
5.1.4 AXI ID 127
5.5.5 寄存器概述 128
5.2 服務(wù)質(zhì)量 128
5.2.1 基本仲裁 128
5.2.2 高級(jí)QoS 128
5.2.3 DDR端口仲裁 129
5.3 AXI_HP接口 129
5.3.1 AXI_HP接口結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 129
5.3.2 接口數(shù)據(jù)寬度 133
5.3.3 交易類型 134
5.3.4 命令交替和重新排序 135
5.3.5 性能優(yōu)化總結(jié) 135
5.4 AXI_ACP接口 136
5.5 AXI_GP接口 137
5.6 AXI信號(hào)總結(jié) 137
5.7 PL接口選擇 139
5.7.1 使用通用主設(shè)備端口的Cortex-A9 140
5.7.2 通過通用主設(shè)備的PS DMA控制器（DMAC） 141
5.7.3 通過高性能接口的PL DMA 142
5.7.4 通過AXI ACP的PL DMA 143
5.7.5 通過通用AXI從（GP）的PL DMA 144
第6章 系統(tǒng)公共資源特性及功能 145
6.1 時(shí)鐘子系統(tǒng) 145
6.1.1 時(shí)鐘系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能 145
6.1.2 CPU時(shí)鐘域 147
6.1.3 時(shí)鐘編程實(shí)例 148
6.1.4 時(shí)鐘系統(tǒng)內(nèi)生成電路結(jié)構(gòu) 149
6.2 復(fù)位子系統(tǒng) 153
6.2.1 復(fù)位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和層次 154
6.2.2 啟動(dòng)流程 155
6.1.3 復(fù)位的結(jié)果 156
第7章 Zynq調(diào)試和測(cè)試子系統(tǒng) 158
7.1 JTAG和DAP子系統(tǒng) 158
7.1.1 JTAG和DAP系統(tǒng)功能描述 160
7.1.2 JTAG和DAP系統(tǒng)I/O信號(hào) 162
7.1.3 編程模型 163
7.1.4 ARM DAP控制器 164
7.1.5 跟蹤端口接口單元TPIU 165
7.1.6 Xilinx TAP控制器 165
7.2 CoreSight系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能 166
7.2.1 CoreSight結(jié)構(gòu) 166
7.2.2 CoreSight功能 167
第8章 Zynq平臺(tái)的啟動(dòng)和配置 172
8.1 Zynq平臺(tái)啟動(dòng)和配置功能 172
8.2 外部啟動(dòng)要求 173
8.3 BootROM 175
8.3.1 BootROM功能 175
8.3.2 BootROM頭部 178
8.3.3 啟動(dòng)設(shè)備 180
8.3.4 BootROM多啟動(dòng)和啟動(dòng)分區(qū)查找 184
8.3.5 調(diào)試狀態(tài) 186
8.3.6 BootROM后狀態(tài) 187
8.4 器件配置接口 189
8.4.1 器件配置接口功能 191
8.4.2 器件配置流程 193
8.4.3 PL配置 196
8.4.4 寄存器集合 197
第9章 Zynq平臺(tái)主要外設(shè)模塊 199
9.1 DDR存儲(chǔ)器控制器 199
9.1.1 DDR存儲(chǔ)器控制器接口及功能 200
9.1.2 AXI存儲(chǔ)器端口接口 202
9.1.3 DDR核交易調(diào)度器 204
9.1.4 DDRC仲裁 204
9.1.5 DDR控制器PHY 206
9.1.6 DDR初始化和標(biāo)定 206
9.1.7 糾錯(cuò)碼 207
9.2 靜態(tài)存儲(chǔ)器控制器 208
9.2.1 靜態(tài)存儲(chǔ)器控制器接口及功能 209
9.2.2 靜態(tài)存儲(chǔ)器控制器和存儲(chǔ)器的信號(hào)連接 210
9.3 四-SPI Flash控制器 212
9.3.1 四-SPI Flash控制器功能 213
9.3.2 四-SPI控制器反饋時(shí)鐘 216
9.3.3 四-SPI Flash控制器接口 216
9.4 SD/SDIO外設(shè)控制器 218
9.4.1 SD/SDIO控制器功能 219
9.4.2 SD/SDIO控制器傳輸協(xié)議 221
9.4.3 SD/SDIO控制器接口信號(hào)連接 223
9.5 通用輸入輸出控制器 225
9.5.1 通用輸入輸出GPIO接口及功能 226
9.5.2 通用輸入輸出GPIO中斷功能 227
9.6 USB主機(jī)、設(shè)備和OTG控制器 229
9.6.1 USB控制器接口及功能 230
9.6.2 USB主機(jī)操作模式 233
9.6.3 USB設(shè)備操作模式 235
9.6.4 USB OTG操作模式 238
9.7 吉比特以太網(wǎng)控制器 239
9.7.1 吉比特以太網(wǎng)控制器接口及功能 240
9.7.2 吉比特以太網(wǎng)控制器接口編程向?qū)?242
9.7.3 吉比特以太網(wǎng)控制器接口信號(hào)連接 246
9.8 SPI控制器 248
9.8.1 SPI控制器的接口及功能 249
9.8.2 SPI控制器時(shí)鐘設(shè)置規(guī)則 251
9.9 CAN控制器 252
9.9.1 CAN控制器接口及功能 252
9.9.2 CAN控制器操作模式 255
9.9.3 CAN控制器消息保存 256
9.9.4 CAN控制器接收過濾器 256
9.9.5 CAN控制器編程模型 257
9.10 UART控制器 260
9.10.1 UART控制器接口及功能 261
9.11 I2C控制器 264
9.11.1 I2C速度控制邏輯 265
9.11.2 I2C控制器的功能和工作模式 265
9.12 ADC轉(zhuǎn)換器接口 268
9.12.1 ADC轉(zhuǎn)換器功能 269
9.12.2 ADC命令格式 269
9.12.3 供電傳感器報(bào)警 270
9.13 PCI-E接口 271
第10章 Zynq平臺(tái)描述規(guī)范 273
10.1 Zynq平臺(tái)文件描述規(guī)范功能集 273
10.2 微處理器硬件規(guī)范 273
10.2.1 通用微處理器硬件規(guī)范 274
10.2.2 AXI系統(tǒng)微處理器硬件規(guī)范 275
10.2.3 Zynq-7000系統(tǒng)微處理器規(guī)范實(shí)例 276
10.3 微處理器外設(shè)規(guī)范 280