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第1章 绪论1

1.1 嵌入式系统发展趋势1

1.2 基于XILINX FPGA设计嵌入式产品的优势2

1.3 如何阅读本书3

第2章 Xilinx公司新型FPGA结构5

2.1 Spartan-3系列FPGA5

2.1.1 Spartan-3型FPGA5

2.1.2 Spartan-3E型FPGA7

2.1.3 Spartan-3L型FPGA8

2.1.4 Spartan-3A型FPGA9

2.2 Virtex-4型FPGA结构11

2.2.1 CLB结构11

2.2.2 DCM结构14

2.2.3 PMCD结构18

2.2.4 局部时钟网络19

2.2.5 IO特性20

2.3 Virtex-5型FPGA结构24

2.3.1 CLB逻辑架构25

2.3.2 时钟资源26

2.3.3 其他资源优势27

第3章 Microblaze处理器结构29

3.1 Microblaze逻辑结构30

3.2 Microblaze总线结构31

3.2.1 Microblaze的OPB总线32

3.2.2 Microblaze的LMB总线38

3.2.3 Microblaze的FSL总线41

3.3 Microblaze的寄存器结构43

3.3.1 通用寄存器组43

3.3.2 特殊功能寄存器组43

第4章 PowerPC405处理器核45

4.1 PowerPC405总体结构45

4.2 PowerPC405核的总线与控制器47

4.2.1 OCM控制器47

4.2.2 APU控制器49

4.2.3 PLB总线50

4.3 寄存器结构52

4.3.1 通用寄存器52

4.3.2 特殊寄存器52

第5章 嵌入式设计的FPGA配置63

5.1 传统配置和嵌入式设计配置63

5.2 SPI/BPI FLASH加载原理64

5.2.1 FPGA和SPI FLASH的连接64

5.2.2 复用SPI FLASH66

5.2.3 复用BPI FLASH67

5.2.4 SPI FLASH＋通用FLASH69

5.3 混用并行FLASH加载原理69

5.4 基于System ACE的加载方式原理70

5.4.1 System ACE技术简介70

5.4.2 System ACE的构成71

5.4.3 ACE控制器的连接电路72

5.4.4 ACE控制器的时序74

5.4.5 ACE控制器的内部寄存器77

第6章 Xilinx的XPS和SDK开发环境82

6.1 Platform Studio 8.1工具套件简介82

6.2 XPS使用的特殊文件82

6.2.1 XMP文件结构83

6.2.2 MHS文件结构83

6.2.3 MSS文件结构84

6.2.4 UCF文件结构85

6.2.5 CMD文件结构86

6.3 XPS的图形界面87

6.3.1 XPS的窗口87

6.3.2 XPS的菜单94

6.4 软件调试图形界面99

6.4.1 软件调试图形界面的窗口99

6.4.2 软件调试图形界面的菜单100

6.5 SDK图形界面101

6.5.1 SDK图形界面的窗口102

6.5.2 SDK图形界面的菜单103

第7章 EDK工程设计流程110

7.1 设计流程图110

7.2 建立一个简单的Microblaze工程111

7.2.1 构建基本硬件结构111

7.2.2 连接所有组件116

7.2.3 生成硬件比特流文件121

7.2.4 分析报告和日志122

7.2.5 编译相关测试应用软件122

7.2.6 下载设计到目标板125

7.3 建立一个简单的PPC405工程126

7.3.1 构建基本硬件结构126

7.3.2 连接所有组件128

7.3.3 其他步骤130

7.4 使用SDK建立应用软件工程131

7.4.1 创建C语言工程131

7.4.2 添加和调试源代码134

7.4.3 运行程序和分析统计信息135

7.4.4 向XPS加入调试后的应用软件工程138

第8章 仿真和调试139

8.1 仿真技术简介139

8.2 使用Modelsim工具仿真嵌入式设计140

8.2.1 Modelsim工具简介140

8.2.2 生成Modelsim嵌入式仿真库141

8.2.3 设置Modelsim嵌入式仿真环境143

8.2.4 Testbench初步146

8.2.5 仿真一个简单的嵌入式设计148

8.2.6 使用第三方仿真核仿真复杂嵌入式设计155

8.3 使用XMD工具调试嵌入式软件159

8.3.1 XMD工具的基本命令160

8.3.2 使用XMD工具164

8.3.3 使用XMD命令行界面165

8.3.4 使用图形调试界面基本流程169

第9章 ISE工具和EDK工具协作设计174

9.1 ISE工具简介174

9.2 在ISE工具中添加处理器结构175

9.3 输出EDK设计到ISE180

第10章 定制与添加外设188

10.1 IP核简介188

10.2 EDK提供的IP核188

10.3 添加EDK提供的IP核190

10.3.1 添加SPI接口核190

10.3.2 添加System ACE接口核194

10.4 使用IPIF接口定制IP核194

10.4.1 生成OPB总线上的新外设195

10.4.2 添加用户逻辑代码199

10.4.3 输入IP核到EDK工程200

10.4.4 验证生成的IP核207

10.5 完全定制IP核207

10.5.1 构建用户逻辑208

10.5.2 编写功能文件208

10.5.3 输入IP核210

10.5.4 验证IP核212

第11章 使用Chipscope Pro调试设计214

11.1 Chipscope Pro简介214

11.2 在EDK中可使用的Chipscope core215

11.2.1 Chipscope_icon原理215

11.2.2 Chipscope_ila原理215

11.2.3 Chipscope_opb_iba原理217

11.2.4 Chipscope_plb_iba原理218

11.2.5 Chipscope_vio原理218

11.3 在设计中添加和配置Chipscope core218

11.3.1 在设计中添加和配置ICON核219

11.3.2 在设计中添加和配置ILA核219

11.3.3 在设计中添加和配置IBA核223

11.3.4 在设计中添加和配置VIO核227

11.4 通过Analyzer调试嵌入式设计流程228

11.4.1 调试前的准备工作228

11.4.2 连接Analyzer工具与目标板229

11.4.3 使用Analyzer观察ILA信号230

11.4.4 使用Analyzer观察IBA信号233

11.4.5 使用Analyzer观察VIO信号234

第12章 用于FPGA的嵌入式操作系统236

12.1 嵌入式操作系统发展历程236

12.2 嵌入式操作系统分类与选型原则237

12.3 嵌入式Linux操作系统240

12.4 VxWorks操作系统241

12.5 Nucleus操作系统242

第13章 EDK软件库244

13.1 LibXil Net库245

13.2 LibXil File库249

13.3 LibXil FATFile System（FATfs）库250

13.4 LibXil Memory File System（MFS）库251

13.5 LwIP库253

13.6 LibXil Drivers库254

第14章 基于Standalone的软件设计255

14.1 应用软件工程的组成256

14.1.1 代码文件256

14.1.2 编译与连接选项设置257

14.1.3 连接文件的结构261

14.1.4 软件平台设置与生成BSP库文件264

14.2 Microblaze的BSP267

14.2.1 中断操作类267

14.2.2 异常操作类267

14.2.3 指令缓存操作类268

14.2.4 数据缓存操作类268

14.2.5 FSL总线接口宏269

14.2.6 寄存器操作宏270

14.3 PowerPC405的BSP271

14.3.1 启动代码271

14.3.2 缓存操作类272

14.3.3 异常操作类272

14.3.4 文件操作类274

14.3.5 内存操作类274

14.3.6 计时器操作类274

14.3.7 FSL总线接口宏275

第15章 基于Xilkernel的软件设计278

15.1 Xilkernel简介278

15.2 Xilkernel的API函数279

15.2.1 线程管理类279

15.2.2 信号灯类281

15.2.3 消息队列类283

15.2.4 共享内存类284

15.2.5 互斥锁类285

15.2.6 动态缓冲内存管理类286

15.2.7 软件计时器类286

15.3 Xilkernel的开发流程287

15.3.1 构造硬件结构287

15.3.2 设置软件平台288

15.3.3 代码分析296

15.4 生成文件系统并验证设计301

第16章 移植Montavista Linux305

16.1 Montavista Linux简介305

16.2 构建基于Montavista Linux的交叉编译环境305

16.3 构造基于PowerPC405的硬件系统311

16.4 生成基于Montavista Linux的BSP313

16.5 给Montavista Linux内核打补丁315

16.5.1 补丁文件解析315

16.5.2 操作步骤317

16.6 定制和编译Montavista Linux内核317

16.7 基于RAM方式启动Montavista Linux320

16.8 通过SystemACE固化Montavista Linux内核321

16.9 Montavista Linux移植中容易出现的错误322

16.10 通过网络获得Montavista Linux帮助资源326

附录328

附录A 常用逻辑符号对照表328

附录B 本书常用英文缩略语中英文对照表329

参考文献331