基于SOC fpga的开发教程
SoC 芯片， 相较于传统的单一 ARM 处理器或 FPGA 芯片， Intel Cyclone V SoCFPGA 既拥有了 ARM 处理器灵活高效的数据运算和事务处理能力， 同时又集成了 FPGA 的高速并行处理优势， 同时， 基于两者独特的片上互联结构， 使用时可以将 FPGA 上的通用逻辑资源经过配置，映射为 ARM 处理器的一个或多个具有特定功能的外设。目录目录基于 Cyclone V SoC FPGA的嵌入式系统设计教程.1ntel Cyclone SoC FPGA介绍SOC FPGA的基木概念soPC的基本概念SoPC与 SOC FPgA之间的差异SOC FPGA架构的优势基于 Cyclone V SoC FPGA器件的重要电路设计FPGA IO和时钟SOC FPGA JTAG电路设计569AC501SoC开发板介绍11布局及组件11轻触按键用户LED……14时钟输入....::.::::::.:::∴15GP|O接∏15DDR3 SDRAM重着::::::....:::...通用显示扩展接口USB to uart∴………以太网收发器,21SOC EPGA开发板的FPGA配置数据下载和固化…….…SOC FPGA启动配置方式介绍∴23sof文件烧写方式.24JC文件生成和烧写26SOC FPGA开发流程简介31SOCEPGA开发流程使件开发.31软什开发AC501 SOC FPGA开发板黄金参考设计说明34什么是GHRD…34GHRD FOR AC501-SoC34打开和查看GHRD.…34clk o38sysid qsys39led_pio...,.,…,…………39button pIospIi2c 042alt vip vfr tft0.......……………42alt vip itc_ 044总结Step by step为HPS添加UART外设,45目录修改GHRD工程打开GHRD工程45添加 UART IP.246关于HPS与FPGA数据交互连接UART|P信号端口分配组件基地址…49生成Qsys系统的HDL文件50添加uat_1的端口到 Quartus工程中51分配FPGA管脚生成配置数据二进制文件54制作 Preloader Image打开 SOCEDS工具生成bsp文件56编译 preloader和 uboot60更新 preloader和 uboot62使用新的 Uboot启动SoC.:::::::::::·::·制作设备树设备树制作流程...64准备所需文件65生成dts文件…生成dtb文件.…67运行修改后的工程.68使用Ds-5编写和调试SoC的 Linux应用程序,,,…70启动DS-5创建C工程…72编详工程.176建立SSH远程连接77创建远程连接复制文件到目标板3运行应用程序85远程调试…GDB设置GDB连接和调试287总结使用 Win sCp在 Windows和 Linux系统之间传输文件……91为什么要使用 Winscp.安装 Win SCP.…91建立远程主机连接91新建远程连接.94调用 putty终端基丁虚拟地址映射的 Linux硬件编程....….….97什么是虚拟地址映射97虚拟地址映射的实现:::::::::.:a·基于虚拟地址映射的PIO编程应用目录P|O外设的虚拟地址映射…在DS-5中建立PO应用工程.102添加和包含HPS库文件.103添加FPGA侧外设硬件信息P|O|P核介绍108Po核寄存器映射110P|O|P核应用实例..112合理的程序退出机制.…116关于按键消抖.基于虚拟地址映射的UART编程应用…..119UART(RS232 Serial port)核介绍UART(RS-232 Serial port)寄存器映射UART|P核应用实例……122在DS-5中建立UART应用工程…虚拟地址射122设置波特率.:::::::·:.::.·:.124字符发送124字符串发送…125字符接收125宇符串接收UART|P核板级调试131总结基于虚拟地址映射的12C编程应用……133Open Cores2CP简介133Open Cores2C|P奇存器哄射.134PRER:时钟频率预分频寄存尜134CTRL:控制寄存器.134TXR:发送数据寄存器CR:命令寄存器135SR:状态寄存器136l2CP核应用实例.….135在DS-5中建立12C应用工程136虚拟地址映射1362C|P核基本寄存器配冒,140使用12C|读写图像传感器寄存器1412C护P读写oV5640摄像头板级调试.146总结.152本章小节152基于 Linux应用程序的HPS配置FPGA……………………53制作 Quartus工程.153生成rbf格式配置数据……154编译 Linux配置FPGA应用稈序156在系统重配置FPGA实验…157本章小结159目录编译嵌入式LiuX系统内核160安装 VMware161安装 Ubuntu系统灬162下载 Linux系统源码172设置交叉编译环境…配置和编译内核∴……180快速配置内核180使能 Altera UART驱动182使能 Altera sp驱动使能OC12C控制器驱动.…184使能 Framereader驱动保存内核配置文件.187编详内核使用内核启动开发板本章小节192Linux设备树的原理与应用实例.:::::::::::..........:::..:193什么是设各树193设备树基木格式194设各树加载设备驱动原理编写12C控制器设备节点202加载OC12C驱动206使用RTC206使用 EEPROM∴211编写5P控制器设备节点211本章小节214基于 Linux标准文件/o的设备读写…………………………215什么是文件/O215基于文件|O操作的一般方法215文件描述符215打开设备(open)21向设各写入数据( write):::.::aa..216读取设备数据(read).216杂项操作( ioctl)…………217关闭设备(cose)……218其他操作218使用文件1O实现12C编程218本章小节.…221FPGA与HPS扃速数据交互应用222FPGA与HPS通信介绍.……………………………………22H2 LW AXI Master桥H2FAX| Master桥224F2 H AXI Slave桥225AX与 Avalon-MM总线的互联……225Ayalon-MM总线225目录Avalon-MM Slave接口227基本Aa|on- MM Slave iP设计框架29PWM控制器设计…1233Avalon-MM Master接口.253常见的通用 Avalon mm master主札………….…253高速数据采集系统……261Linux驱动编写与编译..273基本字符型设备驱动274字符型设备驱动框架275头文件包含276变量和宏定义.………277en方法278e方法278read方法.278write方法279ioct|方法:::::.::::::::::..a:::a.:....:280fops定义..281模块初始化代码282模块退出代码…284模块声明…284PWM控制器驱动完整源码.….284驱动编译 Makefile289Ubuntu卜编译设备驱动291字符型设备驱动验证292安装驱动文件292设计测试程序…::::::::::.:.:.·:...:::·293基于DMA的字符型设备驱动Avalon -MM Master Write驱动…297Avalon-MM Master Write测试303安装驱动文件303设计测试程序.::::·303本章小节310介绍介绍的基本概念(原于年发布的一款在单一芯片上集成了双核的处理器和逻辑瓷源的新型芯片,相较于传统的单处理器或片既拥有了处理器灵活高效的数据运算和事务处理能力,同时又集成的高速并行处理优势,同时,基于两者独特的片上互联结构,使用时可以将上的通用逻辑资源经过配置,映射为处理器的一个或多个具有特定功能的外设,通过高达位宽的高速总线进行通信,完成数据和控制命令的交互。出于片上的处理器是经过布局布线的硬线逻辑,因此其能工作的时钟主频较高,因此单位时间内能够执行的指令也更多。的基本概念在技术推出之前,各大厂家已经推广了有多年的技术。和不相同的是,是在单纯的心片上使用的逻辑和存储器资源搭建一个软核系统,由该软核实现所需处理器的完整功能。由于是使用的通用逻辑搭建的,因此具有一定的灵活性,用户可以根据自己的需求对进行定制裁剪,增加一些专用功能,例如除法或浮点运算单元,用于提升在某些专用运算方面的性能,或者删除些在系统里面使用不到的功能,以节约逻辑资源。另外也可以根据用户的实际需求,为添加各种标准或定制的外设,例如等标准接口外设,同时,用户也可以自己使用的逻辑资源,编写各种专用的外设,然后连接到总线上,由进行控制,以实现软硬件的协同工作,在保证系统性能的同时,増加了系统的灵活性。而且,如果单个的软核无法满足用户需求,可以添加多个软核,搭建多核系统,通过多核协同工作,让系统拥有更加灵活便捷的控制能力但是,由于是使用的通用逻辑资源搭建的,相较使用经过布局布线优化的硬核处理器来说,软核处理器够运行的最高实时钟主频要低一些,而且也会相应的消耗较多的逻辑资源以及片上存储器资源,因此方案仅适用于对于数处理器整体性能要求不高的应用,例如整个系统的初始化配置,人机交互,多个功能模块问的协调控制等功能介绍与之间的差异从架构的角度来说,和是统一的,都是由部分和处理器部分组成。在中,嵌入的是公司的硬核处理器,简称技术中,嵌入的是软核处理器,两者指令集不一样,处理器性能也不一样核处理器性能远远高于软核处理器。片上的部分,不仅集成了有双核的硬核处理器,还集成了各种高性能外设,如控制器控制器等,有这些外设,部分就可以运行成熟的操作系统,提供统一的系统,降低开发者的软件开发难度。而软核虽然可以通过配置,用逻辑资源来搭建相应的控制器以支持相应功能,但是从性能和开发难度上来说,基于架构进行设计开发是比较好的选择。另外,虽然片上既包含了有又包含了有,但是两者一定程度上是相互独立的,芯片上的处理器核并非是包含于逻辑单元内部的,和()处理器只是封装到同一个芯片接冂、电源引脚和外设的接口引脚都是独立的,因此,如果使用芯片进行设计,即使不使用到片上的处理器,处理器部分占用的芯片资源也无法释放岀来,不能用作通用的资源。而」是使用通用逻辑和存储器资源搭建的,当不使用时部分占用的资源可以被释放,重新用作通用资源。架构的优势嵌入式处理器开发人员面对的一个最大挑战就是如何选择一个满足其应用要求的处理器。现在口有数百种嵌入式处理器,每种处理器都具备一组不同的外设、存储器、接口和性能特性,用户很难做出一个合理的选择:要么为∫匹配实际应川所需的外设和接口要求而不得不选择在某些性能上多余的处理器要么为」保持成本的需求而达不到原先预计的理想方案。采用集成架构的芯片,用户将不会局限于预先制造的处理器技杺,而是根捃自己的要求定制处理器,按照需要选择合适的外设、存储器和接口。此外,用户还可以轻松集成自己专有的功能(如,用户逻辑),创建一款“完美”的处理器,如图所示,使用户的设计具有独特的竞争优势。介绍vOFLASHlo LIcCPUFLASH1/OSDRAMFPGADSPFPGACPU CPU DSPSDRAM用户所需要的嵌入式设备主控制器,应该能够满足当前和今后的设计功能及性能需求。由于今后发展具有不确定性,因此,设计人员必须能够更改其设计,例如为处理器加入新的功能电路,定制硬件加速器,或者加入协处理器,以达刭新的性能日标,而基于的系统能够满足以上要求。采川芯片,用户不仅可以使川处理器的高性能运算和事务处理能力,还可以根据需要定制功能。在单个中实现高性能处理器、外设、存储器和接口功能,可以降低用户的系统总体成本。开发人员希望快速将产品推向市场并保持一个较长的产品生命周期,避免更新换代。基于的系统在以下几个方面可以帮助用户实现此目标≯缩短产品的上市时间—可编程的特性使其具有最快的产品上市速度。许多的设计通过简单的修改都可以被快速地实现到设计处理器能够运行成熟的操作系统,基于操作系统,用户能够非常简单高效的编写应用程序,加快软件开发周期。而系统的灵活性和快速上市的特性源于提供完整的开发套件、众多的参考设计、强大的硬件开发工具(和软件开发工具(套件。用户可以借助厂商提供的参考设计和易用的开发工具。在几个小吋内就完成自己的设计原型。建立有竞争性的优势一维持一个基于通用硬件平台的产品的竞争优势是非常困难的。而器件,能够充分发挥的可编程特性,设讣独有的硬件加速和协处理逻辑,配合处理器协同工作,具备硬件加速、定制的可裁剪的外设等的系统,具备了竞争的优势>延长了产品的生存时间一使川器件的产品带来的一个独特优势就是能够对硬件进行升级。即使产品口绎交付给客户,仍可以定期升级。这些特性可以解决很多问题:
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Java面试笔试题大汇总(最全+详细答案)
搜集的 Java面试笔试题，设置最低积分，备份加供诸位道兄下载，没积分的私我是的内部类,其代码如下所小简单的说,如果整型字面量的值在到之间,那么不会新的对象,而是直接引用常量池中的对象,所以上面的面试题中的结果是而的结果是提醒:越是貌似简单的面试题其中的玄机就越多,需要血试者有相当深厚的功力。和的区别答:运算符有两种用法:按位与;逻辑与ε运算符是短路与运算。逻辑与跟短路与的差别是非常巨人的,虽然二者都要求运算符左右两端的布尔值都是整个表达式的值才是之所以称为短路运算是因为,如果左边的表达式的值是右边的表达式会被直接短路掉,不会进行运算。很多时候我们可能都需要用而不是,例如在验证用户登录时判定用户名不是而且不是空字符串,应当写为:二者的顺序不能交换,更不能用运算符,因为第一个条件如果不成立,根本不能进行字符串的比较,否则会产生异常。注意:逻辑或运算符()和短路或运算符()的差別也是如此。补充:如果你熟悉那你可能更能感受到短路运算的强大,想成为的高手就先从玩转短路运算开始吧3114解释内存中的栈堆和静态区的用法。答:通常我们定义一个基本数据类型的变量,一个对象的引用,还有就是函数调用的现场保存都使用内存中的栈空间;而通过关键字和构造器创建的对象放在堆空间;程序中的字面量()如直接书写的和常量都是放在静杰区中。栈空间操作起来最快但是栈很小,通常大量的对象都是放在堆空间,理论上整个内存没有被其他进程使用的空间甚至硬盘上的虚拟内存都可以被当成堆空间来使用。上面的语句中变量放在栈上,用创建出来的字符串对象放在堆上,而这个字面量放在静态区。补充:较新版本的(从的某个更新开始)中使用了一项叫逃逸分析的技术,可以将一些局部对象放在栈上以提升对象的操作性能等于多少?等于多少?答的返回值是的返回值是。四舍五入的原理是在参数上加然后进行下取整。是否能作用在上,是否能作用在上,是否能作用在上答:在以前,中只能是从开始中引入了枚举类型,也可以是类型,从开始,还可以是字符串(),但是长整型()在目前所有的版本中都是不可以的。、用最有效率的方法计算乘以?答:(左移位相当于乘以的次方,右移位相当于除以的次方)。补充:我们为编写的类重写方法时,可能会看到如下所示的代码,其实我们不太理解为什么要使用这样的乘法运算来产生哈希码(散列码),而且为什么这个数是个素数,为什么通常选择这个数?前两个问题的答案你可以自己百度一下,选择是因为可以用移位和减法运算来代替乘法,从而得到更好的性能。说到这里你可能凵经想到了:等价于左移位相当于乘以的次方再诚去自身就相当于乘以,现在的都能自动完成这个优化4/114、数组有没有方法?有没有方法?答:数组没有方法,有的属性。有方法中,获得字符串的长度是通过属性得到的,这一点容易和混淆。在中,如何跳出当前的多重嵌套循环?答:在最外层循环前加个标记如,然后用可以跳出多重循环。(中支持带标签的和语句,作用有点类似于和中的语句,但是就像要避免使用一样,应该避免使用带标签的和,因为它不会让你的程序变得更优雅,很多时候甚至有相反的作用,所以这种语法其实不知道更好)、构造器()是否可被重写()?答:构造器不能继承,因此不能被重写,但可以被重载。、两个对象值相同但却可有不同的这句话对不对答:不对,如果两个对象和满足,它们的哈希码(相同对于方法和方法是这样规定的:如果两个对象相同(方法返回,那么它们的值一定要相同:如果两个对象的它们并不一定相同。当然,你未必要按照要求去做,但是如果你违背了上述原则就么发在使用容器时,相同的对象可以出现在集合中,同时增加新元素的效率会大大下降(对于使用哈希存储的系统,如果哈希码频繁的冲突将会造成存取性能急剧下降)补充:米于和方法,很多程序都知道,但很多人也就是仅仅知道而己,在的大作《》(很多软件公司,《《编程思想》以及《重构:改善既有代码质量》是程序员必看书籍,如果你还没看过,那就赶紧去亚马逊买一本吧)中是这样介绍方法的:首先方法必须满足自反性(必须返回)、对称性(返回时也必须返回)、传递性(和都返回时,也必须返回)和致性(当和引用的对象信息没有被修改时,多次调用应该得到同样的返回值),而且对于任何非值的引用,必须返回实现高质量的方法的诀窍包括:使用操作符检查参数是否为这个对象的引用;5114使用操作符检查参数是否为正确的类型;对于类中的关键属性,检查参数传入对象的属性是否与之相匹配;编写完方法后,问自己它是否满足对称性、传递性、一致性;重写时总是要重写;不要将方法参数中的对象替换为其他的类型,在重写时不要忘掉注解。、是否可以继承类?答:类是类,不可以被继承。补充:继承本身就是一个错误的行为,对类型最好的重用方式是关联关系)和依赖关系()而不是继承关系()、当一个对象被当作参数传递到一个方法后,此方法可改变这个对象的属性,并可返回变化后的结果,那么这里到底是值传递还是引用传递?答:是值传递。语言的方法调用只支持参数的值传递。当一个对象实例作为一个参数被传递到方法中时,参数的值訫是对该对象的引用。对象的属性可以在被调用过程中被改变,但对对象引用的改变是不会影响到调用者的。和中可以通过传引用或传输出参数来改变传入的参数的值。在中可以编写如下所示的代码,但是在中却做不到。说明:中没有传引用实在是非常的不方便,这点在中仍然没有得到改进,正是如此在编写的代码中才会出现大量的类(将需要通过方法调用修改的引用置类中,再将对象传入方法),这样的做法只会让代码变得臃肿,尤其是让从和转型为程序员的开发者无法容。和的区别?答:平台提供了两种类型的字符串和,它们可以储存和操作字符串。其中是只读字符串,也就意味着引用的字符串内容是不能被改变的。而类表小的字符串对象可以直接进行修改是中引入的,它和的方法完全相同,区别在于它是在单线程环境下使用的,因为它的所有方面都没有被修饰,因此它的效率也比要高。面试题什么情况下用运算符进行字符串连接比调用对象的方法连接字符串性能更好?如果是少量的字符串拼接,可以用,如果是大量的还是用吧是线程安全的是线程不安全的,很6114明显,的系统开销要大,所以如果我们只有个单线程,考虑速度的话更好。那为什么我们很少见到呢?原因很简单,因为我们有时候很难确定我们创建的系统会不会是多线程的,如果考虑到以后扩展的可能性,则更难确定,所以我们更愿意使用因为它是线程安全的,不用担心以后扩展。面试题请说出下面程序的输出。补充:解答上面的面试题需要清楚两点对象的方法会得到字符串对象在常量池中对应的版本的引用(如果常量池中有一个字符串与对象的结果是),如果常量池中没有对应的字符串,则该字符串将被添加到常量池中,然后返回常量池中字符串的引用;字符串的操作其本质是创建了对象进行操作,然后将拼接后的对象用方法处理成对象,这一点可以用命令获得文件对应的字节码指令就可以看出来。方法就是把该对象放进常量池。、重载()和重写()的区别。重载的方法能否根据返回类型进行区分?答:方法的重载和重写都是实现多态的方式,区别在于前者实现的是编译时的多态性,而后者实现的是运行时的多态性。重载发生在一个类中,同名的方法如果有不同的参数列表(参数类型不同、参数个数不同或者二者都不同)则视为重载;重写发生在了类与父类之间,重写要求子类被重写方法与父类被重写方法有相同的返回类型,比父类被重写方法更好访问,不能比父类被重写方法声明更多的异常(里氏代换原则)。重载对返回类型没有特殊的要求面试题:华为的面试题中曾经问过这样一个问题为什么不能根据返回类型来区分重载,快说出你的答案吧!返回类型不同不构成重载,重载的机制是参数列表不同,即参数的类型,个数,排列顺序。、描述·下加载文件的原理机制?答中类的装载是由类加载器()和它的子类来实现的,中的类加载器是一个重要的运行时系统组件,它负责在运行时查找和装入类文件中的类。由于的跨平台性,经过编译的源程序并不是·个可执行程序,而是个或多个类文件。当程序需要使用某个类时,会确保这个类已经被加载、连接(验证、准备和解析)和初始化。类的加载是指把类的文件中的数据读入到内存中,通常是创建一个字节数组读入文件,然后产生与所加载类对应的对象。加载完成后,对象还不完整,所以此时的类还不可用。当类被加载后就进入连接阶段,这一阶段包括验证7114准备(为静态变量分配内存并设置默认的初始值)和解析(将符号引用替换为直接引用)三个步骤。最后对类进行初始化,包括:如果类存在直接的父类并且这个类还没有被初始化,那么就先初始化父类;如果类中存在初始化语句,就依次执行这些初始化语类的加载是由类加载器完成的,类加载器包括:根加载器()、扩展加载器)、系统加载器()和用户自定义类加载器(的子类)。从)开始,类加载过程采取了父亲委托机制()。更好的保证了平台的安全性,在该机制中自带的是根加载器,其他的加载器都有且仅有一个父类加载器。类的加载首先请求父类加载器加载,父类加载器无能为力时才由其子类加载器自行加载不会向程序提供对的引用。下面是关于几个类加载器的说明:般用本地代码实现,负责加载基础核心类库();从系统属性所指定的目录中加载类库,它的父加载器是又叫应用类加载器,其父类是环境变量或者系统属性所指公应它是应用最广泛的关加载器。它从目录中记载类,是用户自定义加载器的默认父加载器。型变量中能不能存贮一个中文汉字,为什么?答:类型可以存储一个中文汉字,因为中使用的编码是不选择任何特定的编码,直接使用字符在字符集中的编号,这是统一的唯一方法),一个类型占个字节(比特),所以放一个中文是没问题的补充:使用意味着字符在内部和外部有不同的表现形式,在内部都是当这个字符被从内部转移到外部时(例如存入文件系统中),需要进行编码转换。所以中有字节流和字符流,以及在字符流和字节流之间进行转换的转换流,和,这两个类是字节流和字符流之间的适配器类,承担了编码转换的任务;对于程序员来说,要完成这样的编码转换恐怕要依赖于(联合体共用体)共享内存的特征米实现了。、抽象类和接口()有什么异同?答:抽象类和接口都不能够实例化,但可以定义抽象类和接口类型的引用。一个类如果继承」某个抽象类或者实现了某个接口都需要对其中的抽象方法全部进行实现,否则该类仍然需要被声明为抽象类。接口比抽象类更加抽象,因为抽象类中可以定义构造器,可以有抽象方法和具体方法,而接口中不能定义构造器而且其中的方法全部都是抽象方法。抽象类中的成员可以是默认的,而接口中的成员全都是的抽象类中可以定义成员变量,而接∏中定义的成员变量实际上都是常量。有抽象方法的类必须被声明为抽象类,而抽象类未必要有抽象方法、静态嵌套类和内部类()的不同?是被声明为静态)的内部类,它可以不依赖于外部类实例被实例化。而通常的内部类需要在外部类实例化后才能实例化,其语法看起来挺诡异的,如下所示。扑克类(一副扑克)骆昊黑桃红桃草花方块8114构造器洗牌(随机乱序)发牌发牌的位置下片类(一张扑克)内部类骆昊花色点数9114测试代码:汏牌发第一张牌对于非静态内部类只有通过其外部类对象才能创建对象红心自己创建一张牌洗牌后的第一张打印红心面试题下面的代码哪些地方公产生编译错误?注意中非静态内部类对象的创建要依赖其外部类对象,上面的面试题中和方法都是静态方法,静态方法中没有,也就是说没有所谓的外部类对象,因此无法创建内部类对象,如果要在静态方法中创建内部类对象,可以这样做:、中会存在内存泄漏吗,请简单描述答:理论上因为有垃圾回收机制()不会存在内存泄露问题(这也是被广泛使用于服务器端编程的一个重要原因);然而在实际开发中,可能会存在无用但可达的对象,这些对象不能被回收,因此也会导致内存泄露的发生。例如的10/114
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