课程培训
Zynq SoC软硬件协同设计与FPGA加速培训

Zynq SoC软硬件协同设计培训课程

Zynq SoC软硬件协同设计与FPGA加速培训

 

培训对象

FPGA开发工程师、嵌入式系统架构师、SoC设计人员、需要掌握软硬件划分与协同优化技术的研发人员。

 

培训目标

  • 理解Zynq SoC的架构(PS处理系统+PL可编程逻辑)与软硬件协同设计理念。

  • 掌握AXI总线协议与Vivado/Vitis开发工具的使用方法。

  • 能够独立完成基于Zynq的软硬件协同设计项目(硬件加速、驱动开发、应用集成)。

 

培训内容介绍

  1. Zynq SoC架构概述:Zynq系列产品线(Zynq-7000、Zynq UltraScale+ MPSoC、Zynq UltraScale+ RFSoC)的特点;PS(处理系统)的组成(ARM Cortex-A系列内核、DDR控制器、外设接口);PL(可编程逻辑)的结构;PS与PL的接口(AXI、EMIO、DMA)。

  2. 软硬件协同设计方法:软硬件协同设计的基本流程(系统需求分析→软硬件划分→接口定义→协同仿真→协同验证);软硬件划分的原则(性能关键部分用硬件实现,控制逻辑用软件实现);软硬件协同设计的优势(性能优化、功耗降低)。

  3. Vivado开发流程:Vivado软件界面与基本操作;Vivado工程创建与管理;IP集成器(IP Integrator)的使用;Block Design的设计方法;生成比特流(Bitstream)并导出硬件描述(XSA文件)。

  4. Vitis统一软件平台:Vitis平台的安装与配置;Vitis工程创建;平台(Platform)的概念与创建;应用工程的创建与编译;在Vitis中调试(断点、单步、变量查看)。

  5. AXI总线协议详解:AXI总线的特点(高性能、高带宽);AXI4、AXI4-Lite、AXI4-Stream的区别与应用场景;AXI接口的信号定义(读地址、读数据、写地址、写数据、写响应);AXI互联(Interconnect)的作用;AXI总线的时序分析。

  6. 自定义IP核开发:Vivado中创建自定义IP核的流程;IP核的封装(接口定义、参数化);自定义IP核的仿真与验证;将自定义IP核添加到IP库并在Block Design中调用。

  7. DMA(直接存储器访问):DMA的基本原理;AXI DMA IP核的配置与使用;DMA在高速数据传输中的作用(PL与PS间的批量数据搬移);简单DMA传输的实现。

  8. PS与PL协同工作机制:PS通过AXI-Lite访问PL寄存器;PS通过AXI-Full进行大数据量传输;中断的协同(PL产生中断,PS处理中断);共享内存的实现。

  9. FPGA硬件加速应用:硬件加速的适用场景(图像处理、信号处理、加密解密);C/C++高层次综合(HLS)基础;使用HLS将C函数转化为RTL;HLS的优化指令(流水线、并行化)。

  10. 嵌入式Linux在Zynq上的运行:Zynq上运行Linux的优势;PetaLinux工具的安装与使用;Linux内核、设备树、根文件系统的配置与编译;Linux驱动的开发(PL外设的Linux驱动)。

  11. 多核处理器应用:Zynq UltraScale+的异构多核架构(Cortex-A53、Cortex-R5、Mali GPU);AMP(非对称多处理)与SMP(对称多处理)模式;多核通信机制(共享内存、核间中断)。

  12. 综合实战项目:基于Zynq的软硬件协同设计项目(如硬件加速的FFT/IFFT、图像边缘检测加速器、以太网数据包处理加速),包含硬件IP设计、Vivado集成、Vitis驱动开发与应用软件编写。





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