基于ZYNQ的光纤总线扩展模块的设计与实现.pdf

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1、硕士学位论文基于ZYNQ的光纤总线扩展模块的设计与实现DESINANDIMPLEMENTATIONOFOPTICALFIBERBUSEXTENTIONMODULEBASEDONZYNQ郝文韬哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TP391.4学校代码：10213国际图书分类号：681.5.004密级：公开工学硕士学位论文基于ZYNQ的光纤总线扩展模块的设计与实现硕士研究生：郝文韬导师：王强教授申请学位：工学硕士学科、专业：控制科学与工程所在单位：航天学院答辩日期：2018年6月授予学位单位

2、：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex：TP391.4U.D.C.:681.5.004DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringDESINANDIMPLEMENTATIONOFOPTICALFIBERBUSEXTENTIONMODULEBASEDONZYNQCandidate:WentaoHaoSupervisor:Prof.QiangWangAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeci

3、alty:ControlScienceandEngineeringAffiliation:SchoolofAstronauticsDateofDefence:June,2018Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要可编程片上系统SOPC在一个硅片上实现整个系统的功能，并且具备软硬件可编程的能力，是一种近年发展起来的嵌入式系统。ZYNQ芯片是典型的SOPC，芯片上集成双核ARM与FPGA，

4、能够实现ARM上的软件开发与FPGA上的硬件逻辑开发相互协同。片上系统的软硬件可定制性使其具有更大的灵活性和扩展性。本课题以搭载ZYNQ芯片的Microzed开发板为开发平台，通过软硬件协同设计的方法，实现FC-AE-1553B光纤总线通过UART、USB、Ethernet三类接口与外设通信。主要研究内容分为以下几个部分：首先根据设计目标要求给出了系统总体设计方案，包括软件方案和硬件方案，并介绍了开发平台和开发工具；方案设计中详细说明了各功能模块的作用和实现方法，对vivado和petalinu

5、x工具的特点和使用流程做了详细介绍。Vivado开发工具是本项目硬件开发的主要平台，petalinux工具是操作系统移植使用的工具。两个工具具有协同性，vivado工具生成的硬件文件被petalinux用作操作系统的配置文件。其次，进行了IP核开发和硬件系统搭建。为了实现开发板与FC接口板的通信，需要设计硬件接口。该部分内容在vivado工具上实现，是整个项目最基础最核心的工作。IP核开发使用硬件编程语言verilog。在搭建起硬件系统后，利用SDK工具设计了裸板程序对硬件平台及IP核功能进行了

6、验证。接下来进行了linux操作系统移植。移植操作系统目前已是嵌入式开发领域的常见方法，而ZYNQ的系统移植相对于传统的ARM系统移植有一些特殊性。其最显著的特点是使用petalinux工具进行系统移植，相比于传统系统移植方法更方便、快捷、高效。最后进行了软件开发并对系统功能进行了综合验证。软件开发部分主要内容包括UART驱动开发、实现USB存储器功能和基于socket的客户-服务器程序开发。关键词：AXI总线扩展；ZYNQ；FPGA;ARM;串口；USB；网口；petalinux-I-哈尔滨工

7、业大学工学硕士学位论文AbstractThesystemSOPConprogrammablechipputsthewholesystemonasinglesiliconchip,andhastheabilityofsoftwareandhardwareprogrammable,whichisanembeddedsystemdevelopedinrecentyears.Onthechip,itintegratesdual-coreARMandFPGA,whichenablesthesoftware

8、developmentonARMandthehardwarelogicdevelopmentonFPGAtocoordinatewitheachother.Thesoftwareandhardwarecustomizationoftheon-chipsystemmakesitmoreflexibleandexpandable.ThisprojecttakestheMicrozeddevelopmentboardequippedwithZYNQchipasthedevelopmentplatfor