1．目的及意义

　　随着信息社会不断的发展，人们享受着日趋成熟的软件系统所带来的便利的同时，越来越多的互联网公司开始意识到，高速可靠的硬件成为了限制他们进一步发展的瓶颈，现代的应用程序对硬件提出了更高的要求：更高的集成度、更低的功耗、更复杂的功能支持、更快的运行速度和更高的带宽。

　　现在全球嵌入式市场发展的方向有：集成化、高速化、系统化、网络化等。我国嵌入式市场兴起不久，国内的优秀产品距离国外第一梯队还有两到三年的差距。经过调查发现，最主要的原因是：我国产品使用的芯片组方案是国外已经用了两到三年的产品，而国外仪器公司和芯片公司组成合作研发团队，使用最新的集成芯片，因此在集成化和高速化方面就胜过国内产品。不过，在系统化和网络化方面，我国的产品和外国的产品差距不大。

　　系统化方面差异较小的原因，是国产嵌入式领域大量使用了linux操作系统。linux作为一个优秀的开源操作系统，从其发布之初就受到了广泛的关注。linux由开源社区维护，二十几年来有大量的优秀人才参与到这个项目的维护和开发中，因为其包容性和免许可的性质，这个系统在许多领域大放异彩。linux内核的可剪裁性，使得其被广泛运用于各类嵌入式系统中，linux内核和GNU工具集合一起配合，可以在大多数硬件平台上有效可靠地进行高效能的任务管理，并为用户程序提供可靠稳定的平台。

　　在信息技术快速发展的潮流下，Xilinx公司提出了“All programmable”的概念，把FPGA、多种处理器、SOC系统结合在一起，通过提供从最底层到最上层的定制工具，实现编程一体化，充分结合各种优质资源的特点和优点，设计一款高度集成的通用型开发验证平台，可以用于产品原型机的开发和验证，大大缩短了产品更迭的时间，让用户的产品更有竞争力。

　　基于以上背景，本设计选择了世界上最大的可编程逻辑设计公司XILINX的前瞻产品——ZCU102开发平台，这款平台使用XILINX公司开发的Zynqreg; UltraScale 家族MPSOC作为核心，这是一款集成了4核ARM-A53应用处理器、2核ARM-R5实时处理器、ARM-Mali400显示处理器、视频解码器、大量接口控制器、FPGA等模块的“多处理器片上系统”（MPSOC），它具有非常高的集成度（14nm FinFet工艺）、非常高速的总线带宽（GByte级别）、极强的并行高速数据处理能力（多核）。使用这块评估板，可以提供一种优秀的单板/单芯片的嵌入式设计解决方案。

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2. 研究的基本内容与方案

{title}　　本设计的目标是利用ZCU102开发平台上的相关资源，将自己定制的linux内核以及外围程序移植到目标版中。基本内容分为两部分：基础部分和联调部分。
　　基础部分的内容分为材料准备和技能学习两部分，材料准备的内容有：1、测试评估板电源、调试、下载电路；2、测试DDR4接口；3、测试SATA接口；4、测试以太网接口；5、测试FLASH接口；6、自主编写或移植改写以上所有模块的驱动代码。除此之外，还要学习FPGA的模块编写方法，Linux内核原理，以及MPSOC的基础知识。为接下来的移植和适配工作打好基础。
　　联调部分分为软件层和硬件层。硬件层的部分有：1、为linux的启动准备一系列的引导过程；2、剪裁Linux并将其移植到板子上；3、通过自主设计FPGA的适配模块，把DDR4接口、数据采集接口、SATA接口、FLASH接口整合到一起。软件层的部分有：1、让Linux从板载非易失性存储器中启动；2、在Linux上安装以上模块的驱动，确保其正常工作。
　　由于ZCU102平台属于XILINX最新的一批平台，底层硬件部分资料比较少，开发方式以查阅原版英文手册，以及与官方工程师通过英文邮件交流的方式解决问题。上层应用层开发资料比较多，开发的时候可以查阅大量现有的文献、书籍、论坛等资源。开发的过程中要注意源代码的备份、还原点的创建和开发日志的编写。3. 参考文献

[1] 夏宇闻. Verilog数字系统设计教程. 北京航天航空大学出版社 2013.07

[2] 何敬银，李会平. 基于FPGA的便携式数字示波器的设计与实现青岛大学学报2013.09

[3] 秦庆磊，张昌州. 基于FPGA控制VGA显示的双通道数字示波器[J]科技信息 2011

[4] 夏宇闻. Verilog SOPC高级实验教程. 北京航空航天大学出版社 2009.09