课程大纲：

 

1、ZYNQ-7000硬件系统设计知识点

（1）基本电路设计：主要管脚、常用外设设计、JTAG电路设计、上电启动流程。

（2）片上资源介绍：逻辑资源Slice、LUT和CLB，时钟管理和分配，IO和存贮资源。

（3）PS外设接口资源与设置，PS与PL连接资源与方式。

（4）Xilinx自带IP库功能、例化与使用。

（5）定制IP核设计与使用，分别介绍单个IP核、子系统IP核和RTL IP核。

（6）AXI总线介绍和AXI IP核设计。

（7）XDC管脚与时序约束文件的设计与使用。

（8）时序分析技术，前仿真、后仿真和原理图时序定位。

（9）时序优化技术，插入寄存器、并行结构、逻辑展开、寄存器平衡、路径重组、Fanout限制、IP核的引入。

（10）裸机地址映射与库函数、初始化、中断程序和主程序编写，以实现用户对硬件的控制。

2、ZYNQ-7000 裸机开发实例（工具Vitis、Vivado和SDK）

（1）三种I/O接口方式MIO、EMIO和AXI GPIO流水灯例程。从流水灯例程中学会使用MIO、EMIO和AXI GPIO，Vivado的设计，IP核的使用，Vitis软件创建硬件平台与应用平台，BSP生成，库函数使用和应用程序编写。

（2）串口通讯中断程序实例。学会如何使用Vitis设计C语言串口程序，介绍最常用的中断程序编程方法，并使用Vitis软件生成镜像文件，在开发板上使用串口调试小助手进行中断用户处理程序的设计验证。

（3） FIFO例程。FIFO原理、IP核例化与测试、开发板调试，学会testbench与逻辑分析仪ILA的使用。

（4）DMA原理、分类、IP核的例化、SDK的读写调用、开发板调试。

（5）任意信号发生器的设计与验证。自制IP核的设计、验证与使用，掌握testbench、逻辑分析仪ILA和虚拟输入输出VIO等FPGA调试工具。

（6）基于LwIP协议千兆以太网的设计与验证。学会ZYMQ7 IP核的配置和网络通信的程序设计，在开发板上使用网络调试助手进行设计验证。

3、ZYNQ-7000软件系统设计

（1）定制Linux工具Petalinx软件原理和开发流程介绍。

（2）工程文件参数配置、本地sstate-cache和根文件系统配置介绍。

（3）网络连接、镜像源和域名服务器的配置。

（4）定制模块module、层layer、应用app和软件包package的方法。

（5）开机自启动程序配置方法。

（6）设备树的概念和设置

（7）开发板具备编译功能的设计方法，不必使用交叉编译。

（8）硬件设计的升级方法。

（9）启动串口输出内容介绍与故障诊断。

（10）镜像文件BOOT、image.ub和root文件介绍。

（11）SD启动盘的制作和烧写。

4、Petalinux定制Linux系统与驱动程序开发实例

（1）GPIO驱动与应用程序编写，Petalinux制作Linux系统。介绍字符驱动的概念与编程方法。介绍文件描述符、打开设备文件、读文件、写文件与释放设备文件，设备的初始化函数，设备号的静态与动态申请，设备结构体的初始化与注册，设备节点的创建等概念与编程，用Petalinux工具生成系统和驱动程序，并在开发板制作的Linux系统上用C语言编程实现GPIO流水灯的控制。亦介绍了GPIO另外一种简单的控制方法SysFs编程与实现。

（2）DMA驱动与应用程序编写，Petalinux制作Linux系统。介绍DMA基本概念，系统描述符、设备树配置、自启动模块与脚本的编写、GCC编译功能的添加、BSP作用与输入输出、本地化配置sstate-cache、网络参数配置、硬件引入与升级、SD卡镜像制作、DMA驱动程序和应用程序编写与解读，并对这些内容进行实操，最后在开发板上用全流程自己制作的SD卡镜像进行验证。

5、新技术PYNQ 和ZYNQ MPSoC介绍

本节将为学员展示Xilinx的新产品、新技术，为学员展望未来FPGA的发展之路。

（1）PYNQ技术介绍。使用高级语言Python来开发FPGA， 通过Python编程就可以调用FPGA模块，不需要懂Verilog/VHDL硬件编程就可以享受FPGA可并行计算、接口可方便扩展和可灵活配置带来的诸多好处。

（2）演示通过PYNQ在ZYNQ 7000开发板上实现点灯、图像处理和神经网络诸多功能，展示其通过简易方法来实现复杂功能的强大处理能力。

（3）演示基于Ultrascale+ MPSoC系列的Ultra96或Kria KV260开发板的项目例程，其作为ZYNQ系列的升级产品，展示其在异构加速、图像处理和人工智能方面的强大功能。

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