ZYNQ中文资料书
中文版详细的ZYNQ基础知识，可以使刚接触ZYNQ有系统的认识。The zong book基于含有 ARM Cortex9的 Xilinx Zyng网-7000全可编程片上系统的嵌入式处理器se h. crockett ross a elliotMartin A. Enderwitz robert w. stewartJianfeng Lu(中文痂)Department of Electronic and Electrical EngineeringUniversity of StrathclydeScotland, uK翁恺博士Dr.K.Wen(h文翻译浙江大学(中国)第一版(中文版)This edition first published June 2016 by Strathclyde Academic MediaLouise h. crockett ross a. elliot, martin a. enderwitz and robert w. stewart开源许可此书既有印刷版又有电子版(PDF格式)。在衍生文件中明确标注参考内容初始来源的前提下,本书中任何文本和图表可以被复制,并用于非营利性的学术目的。参考格式应当遵循以下格式L.H. Crockett, R. A. Elliot, M. A. Enderwitz and R W. Stewart, The Zynq Book: Embedded Processing withthe ARM Cortex-A9 on the Xilinx Zynq-7000 All Programmable Soc, First Edition, Strathclyde AcademicMedia, 2016将本书中内容用于其他非营利性学术目的的,请联系info@zyngbook.com。此书不能以原始的格式使用,也不能被末授权的第三方机构销售。习题教材习题教材在本书的官方网站上发布:www.zynqbook.com参考此习题教材同样适用于开源许可条及在本页其他位看提到的警告和免麦声明警告和免责声明作者、出版人在硏究所包含的课趑和编写例懃时,已经尽了最大的努力来提供准确、最新的信息。本着倣得最好的理念,书中包含的材料以“原样”的形式提供,但是无论是作者还是出版人没有任何明确或者隐含的承诺来保证书中所包含内容的准确性。书中包含的任何信息直接或间接导致的任冋损失、损坏,作者和岀版人将不会承担法律责任。商标ARM, Cortex,AMBA, Thumb和 Trustzone都是ARM有限公司(或其子公司)在欧洲和(或)世界其他各地注册的商标。保留所有权利NECN是ARM有跟公司(或其子公司)在欧洲和(或)世界其他各地的商标。保留所有权利。此出版物是独立的,不属于ARM有限公司。ARM有限公司也没有认可、赞劻或授权此出版物Xinx(xinx公司的logo),Artⅸ,ISE, Kintex, LogiCORE, Petalogix, Spartan, virtex,vⅳado,zynq,和Web pAck是 Xilinx注册的商标。保留所有权利。MATLAB和 Simulink是 MathWork5公司注册的商标。Linux的是 Linus torvalds在美国和其他国家注册的商标。本书中使用的所有其他商标属于其各自的公司。本书中使用这些商标并不意味着本书拥有、认可这些商标。目录前言作者简介XXI鸭谢章节引言鲁鲁D自。自。自d看非鲁鲁。音D鲁。111zynq的片上系统12嵌入式SoC的简单剖析…..13设计重用14提升抽象层级1.5S0C设计流16实践单元17关于本书18参考文献PART A开始了解Zynq…13章节2Zynq芯片(“是什么”)1521处理器系统211应用处理器单元(APU)212关丁ARM模式…202.1.3处理器系统外部接口2122可编程逻辑22221逻辑部分2.2.2特殊资源:DSP48E1和块RAM522.3通用输入/输出28224通信接口2.2.5其他可编程逻辑扩展接1|……2923处理器系统与可编程逻辑的接口………30231AXI标准…3023.2AXⅠ互联和接口…23.3EMI0接口…342.34共他PL-PS信号3424安全241安仝引导,3524.2硬件支持3624.3运行时刻安全3625Zynq-7000系列成员…3926本章回顾4027架构参考指南4128参考文献4章节3zynq设计指南(“如何使用它?”)…473.1入门∴1483.11获取设计工具…3.12开发工具内部版本和证书31.3设计工具功能3.14第三方工具3.1.5系统安装和需求513.2设计流程概述32.1需求和技术参数…3.2,2系统设计···543.2.3硬件开发和测试324软件开发和测试…583.2.5系统集成和测试603.3S0C设计团队6034使用 Vivado进行以IP为重点的系统级设计35ISE和 Vivado设计套件3.51特性比较64352升级到Vl vado3.6开发板3.6.1 Zynq-7000 SoC ZC702 Evaluation Kit .....673.6.2 Zynq-7000 Soc video imaging kit693.6.3 Zyng-7000 ZC706 Evaluation kit693.6.4 ZedBoard63.6.5ZYB06936.6第三方开发板70367附件和扩展36.8使用开发板工作723.7支持和文档38章节回顾39参考文献章节4芯片比较(“为什么我需要Zyna?”)中中4.1芯片选择的条件42比较一:Zynq对FPGA80421Ⅶ icroblaze处理器8042,2Ⅶ icroblaze单片机系统844.2.3 Picoblaze854.2.4 ARM Cortex-M8542.5其他处理器类型…8542.6总结说明8743比较二:Zynq对标准处理器89431处理器操作89432执行分机433总结说明9444比较三:Zynq对分立的FPGA处理器组合45拓展Zynq架构和设计流9646本章回顾47参考文献…99章节5应用和机会(“拿它能做什么?”).1015.1应用的概述,10251.1汽车102512通信5.1.3防务和航空航大∴1035.14机器人、控制和仪器1045.1.5图像和视频处理l0451.6医药1055.1.7高性能计算(HPC)1055.18其他及未来的应用10552何时Zynq真的有用...1065.3通信:软仆定义无线电(SDR)107531在无线通信中的趋势10753,2介绍软件定义无线电(SDR)l08533SDR的实现和授权技术108534认知无线电54智能系统和智能网络11154.1什么是智能系统542智能系统的例子112543智能网络:智能系统的通信114544相关桃念∴5.5图像和视频处理,及计算机视觉5.5.1图像与视频处理1155.5,2计算机视觉…116553抽象的层级…..1175.54图像处理系统的实现1185.55Zynq上的计算机视觉的例子:道路标识识别…12056动态片上系统12156.1运行时刻系统灵活性121562动态部分重配置(DPR)12156.3DPR应用的例子…564DPR的好处…..124571什么是生态系统?系统57更多的机会:zynq的“生态,125125572有什么机会?12658本章回顾1285.9参考文献………128章节6 The Zedboard∴1336.1介绍Zed…336.2 edboard系统架构1346.3 Zedboard设计流程13664 SeaBoard入门」137641盒子里有什么?137642使件安装13764.3烧写 Zedboard1386.5 MicroZed14266文档,教程和支持14266.1关」 Zedboard的文档…126.62演小和教程14366.3在线课程…14366,4其他 Zedboard资源和支持14467 Zedboard.org社区…144671社区工程44672博客144673支持论坛14568本章回顾14569参考文献146章节7教育、研究和培训∴…自看·鲁。非。鲁自。自。鲁。鲁自普●。。●音。。鲁D。。。。自着垂··。音。鲁D1477.1技术趋势和SoC教育1487.2大学用Zynq教学149721用 Xilinx工具和板教学149722数字设计和FPGA教学…150723计算机科学…150724嵌入式系统和SOC设计1507.2.5算法实现(如信号、图像和视频处理15172.6设计重用152727新的和正在出现的设计方法15372.8传感、机器人和原型154729一个例子课程15473项日和竞争74学术研究75 Xilinx大学计划(XUP)15875,1介绍XUP752软件技术和许可158753XUP开发和教学板…159754XUP研讨会和培训材料159755对大学的投术支持1607.5.6资格160757联系XUP1607.6企业培训1607.6.1诛程的授权的培训提供者…1607.6.2其他资源16176.3在线视频l6177本章回顾16178参考文献章节8 Zynq的第一个工程.658.1软件安装指导目标和结果16683练习1A概述…ss………s……I6684练习1B概述1678.5练习1C概述l6886可能的扩展16987接下来是什么?16988参考文献169PART BZynq Soc&硬件设计。告D。垂D。0。春DD。。。。B看D。。。l71章节9嵌入式系统和FPGA.7391什么是嵌入式系统?173911应用1174912一般嵌入式系统架构…..17592处理器2.1协处理器17922处理器 cache177923执行周期179924中断18393总线184
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汽车噪声与振动-理论与应用
汽车NVH领域的经典入门读物，引领进入汽车振动噪声研究的最佳选择。第一章管道声学(1.12)时,声压幅值达到最大,反节点的位子是:(1.13)驻波是由频率相同的向右传播的入射波和向左传播的反射波迭加而成。驻波并不是运动的波,而是静止的,这是“驻”波名称的由来。波表示管道中的声音的模态。对於长度一定的管道来说,由于有许多频率的波,因此也就有很多驻波。这里所提到的驻波是假设管壁刚硬,所冇声波遇到管壁时全部被反射回来。可是实际上,管端壁不是完全刚性,因此反射波的声压不完全等於入射波声压,因此在节点处,入射波和反射波不可能完全抵消。但是这些点处的声压大部分被抵消,声压最低。第二节管道声阻抗阻抗是指当对媒质受到压力或者搾动力时,媒质会对传播产生阻碍。管道中的声学阻抗Z,定义声压与质点体积速度的比值,即(1.14)式中,u,U和S分别是管道中的速度,体积速度和截面积。体积速度与质点速度的关系为:L=SL。声吝在管道內传播,当管道的截面积发生变化的时候,声阻抗也发生变化。图1.3是截面积变化的管道,在变截面的地方,由于阻抗发生变化,一部分入射波就会被发射回原来的管道而另一部分入射波会在新的截面管道中继续传播。抗性消音器的工作原就是基于这种阻抗的变化。声波从发动机出来并在进气或者排气系统中传播,当遇到消音元件或者截面积变化时,入射声波被反射回发动机声源,从而抑制声音的传播。进排气系统中声阻抗不匹配的情况主要有截面积变化,主管道中插入了其他管道(如旁支消音器等),管道开口通往大气等等图1.3截面积变化的管道进排气系统中管道的长度都是有限的。图1.4表小一个长度为L的管道。假改管道两端的声阻抗分别已知,即在=处,声阻抗为,在=处,声阻抗为由公式(1.6)和(1.9),可以得到管道中仟一点的声阻抗为管道声学图1.4长度为L的管道将=代入公式(1.15)中,得到该处的声阻抗为:将三代入公式(1.15)中,得到该处的声阻抗:公式(17)可以重新写成下面的形式18将方程(1.16)代入到方程(1.18中,消除和,就得到输入声阻抗和输出声阻抗的关系,如下第一章管道声学(1.20第三节管口封闭与管口敞廾声波从管道入口端发射出来,传播到尾端。管道尾端通常有两种情况,一种是开口的,如进气管口,排气尾管口;另一种是封口的,如四分之一波长管。下面就来分析这两种尾端的声学特征。1.开∏-封闭管道图1.5表示管道尾端封闭状况。声音在管道里问石传播,当声波碰到刚性的封闭端时,声波被全部反弹冋来,再向左传播管口封闭图1.5开凵封闭管道对一个刚性的封闭口来说,其声阻抗为无穷大,即>0,根据公式(1.19),得到:1.21)声阻抗可以写成下面的形式:(1.22)式中R和粉别是阻抗的实部和虚部,R为声阻,称为声抗。声阻取决于结构的材料特性,而声抗则取决」结构的儿何特性。当声抗为零的时候,结构就发生共振。公式(1.21)中的声阻抗也可以写成公式(1.22)那样的形式,为(1.23)上式如果满足下亩的条件:(1.24)即,那么这个开口-封闭管道就发生共振,其固有频率为:(1.25)当n-=1,2,3,.,时,分别对应著管道第·阶、第二阶、第三阶,,.,等阶次频率图1.6是管道声波的第一阶和第阶模态。这个声波在封闭端时,声压达大最大值,然后发射第一章管道声学到入口处,使得入口端的声压为零,即在开口端形成驻波节点。四分之一波长管就是应用这个原理来工作的。图1.6管道声波的第一阶模态(A)和第二阶模态(B)公式(1.25)可以转变为管道长度与波长的关系,表达如下1.26)当n=1时,管道的长度是波长的四分之,即:。所以这种开∏封闭的管道通常叫著四分之一泼长管2.开口开口答道图1.7为一个尾端开口的管」。声波从入口端向右传播进入开口端时,声音与大气产生声耦合。大气的辐射声阻抗会将一部分声波返回管口敞开图1.7开口-开口管道声波在尾端的声阻抗为周围坏境的声阻抗,也就是说这个声阻抗不为零。为了使问题简化起见,我们先假设这个阻抗为零,然后再对所得到的结构进行修正。如果在x=处的声阻抗为零,那么由公式(1.19)可以得到下式(1.27)同样,当这个声阻抗中的声抗为零的吋候,管道就发生共振,这时必须满足:即:这时,开口-开口管道的共振频率为:当n=1,2,3,,时,分别对应著管道第一阶、第二阶、第三阶,.,等阶次频率第一章管道声学图1.8是开口-开口管道声波的第一阶和第二阶模态。图1.8开口-开口管道的第一阶模态(A)和第二阶模态(B)公式(1.30)可以转变为管道长度与波长的关系,衣达如下(1.31)3.开口管道的修正在推导尾端廾口公式时,我们假设了出口周围坯境的声阻抗为零,但是实际上这个阻抗不为零,因此必须对公式(1.27-1.31)的结论做修止。对图1.9这样的开∏终端,被称为自由自由开口。该开口处的声阻抗为:等效管图1.9自山开口-开口修正管道山于管道的直径非常小,因此和都远远小于1。山公式(1.27)和(1.32)得到:(1.33)这样,管道内的频率为34)管道长度与波长的关系为(1.35这样管道的长度比声阻抗为零的时候要短些,也就是说好像有一根等效的延长管与原来的管道相连接。管道的计算长度就是实际管子长度加上等效延长管长度△即第一章管道声学(1.36有时侯,在出口管处还会加类似与法兰的结构,如图1.10所示。这时,有效延长管的长度为△实际管子的长度为:△式中是管子的计算长度发等效管图1.10法兰开口-开口修正管道第四节四端网终分析进气系统或者排气系统都是有很多管道和消音元件组成。分析整个系统往往是非常复杂的,但是如果将系统分解到一些小的段落,那么分析起来就相对容易些。得到了每个段落或者是每个部件的分析结果,然后将之合成起来就得到了整个系统的结果。四端网络分析就是这种分析方法,在管道声学分析中得到了广泛的应用。对於管道中一小段质量(如图1.11)来说,动力方程可以写成如下:(1.39)式中,S是管道的截面积,是这个小质量段的长度,和分别是质量端两边的压力图1.11管道中一小段质量的受力分析公式(1.39)可以表达为(1.40)第一章管道声学对这一小段质量来说,假设两边的速度是相等的,即将这公式(1.40)和(1.41)写成矩阵形式,得到:(1.42)公式(1.42)建立起这段小质量块两边的压力和速度的关系。管道中小段质量块后端的压力和速度可以用它前端的压力和速度来表示。也就是说质量块后端与前端之间建立起来一种传递关系。同样对一个长度为L的管道(如图1.4所示)也可以得到管道两端的传递关系。在=处的压力和速度可以通过公式(1.6)和(1.9)分别求得(1.13)由以上两式可以得到和,如下:45(1.46根据公式(6)和(9),在处的压力和速度分别为将公式(1.45)和(1.46)中和的表达式代入公式(1.47)和(1.48)之中,就得到管道入冂与出∏之间声压和速度之间的关系,为:+49将公式(1.49)和(1.50)写成如下的矩阵形式第一章管道声学这样就得到了管道两边的压力和速度的传递关系。公式(1.51)可以简单地写成如下形式式中,被称为传递矩阵。如果管道的传递矩阵知道,那么只要知道管道端的压力和速度,就可以通过传递矩阵算出另一端的压力和速度。在传递矩阵两边分别是两个输入参数和两个输出参数。这四个参数的关系由传递矩阵来确定,因此这种表达方式称为四端网络法。上面介绍了小段质量和长度为L的管道的传递矩阵表达方法。这种方法可以推广到任何一个声学元件,其输入端和输出端的声压和速度都可以用四端网络米表示。图1.12代表某个声学元件i。图1.12一个管道元件的四端网终图这个元件两边的压力和速度关系为式中是传递矩阵,是传递矩阵系数。汽车的进气系统包括进气管道、空气过滤器、赫耳姆兹消音器、四分之波长管等。排气系统包括排气多支管、催化器、谐振器、消音器和管道等。一个系统如果由N个元件组成。而且每个元件的传递矩阵都知道,那么出声口的声压和速度就可以用声源的声压和速度来表示如下形式:(1.54)式中的L1是系统的传递矩阵,如下形式(1.55)
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