基于Zynq7000嵌入式平台的Flash验证系统设计与实现

发布时间：2017-04-29 03:01

  本文关键词：基于Zynq7000嵌入式平台的Flash验证系统设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：闪存芯片的功能验证工作是芯片设计工作中必不可少的一个重要环节。伴随着闪存芯片功能的日趋复杂，设计一款硬件功能强大、安全稳定、扩展性强的Flash验证系统具有很好的现实意义。Zynq7000平台是Xilinx公司率先提出的一个全可编程技术平台，内部集成了双核的ARM Cortex-A9处理器与FPGA芯片。该SoC芯片方案不仅拥有优异的性能与硬件设计的可扩展性，，而且能降低硬件成本与功耗。在国内外，Zynq7000平台已有许多成功的应用实例，取得了一定的研究成果。 本文以Zynq7000为研究对象，以软硬件构件化设计为指导，提出了一种基于Zynq7000嵌入式平台的Flash验证系统的设计方案，并深入该平台的软硬件编程，实现了验证Flash芯片功能的设计要求。本文主要研究内容如下： （1）研究Zynq7000体系结构与运行原理，并根据Zynq7000平台的软硬件资源，利用Xilinx提供的开发套件，设计开发一套适用于不同工作模式及工作电压的Flash硬件控制器。该设计是本课题的研究难点与创新点。 （2）以Zynq7000为主控硬件平台，实现了Flash验证系统的外围电路设计，主要包括外围电路芯片选型、原理图设计、硬件系统的测试等。实现嵌入式开发环境的建立，包括交叉编译工具、U-Boot、Linux Kernel、Device Tree文件与根文件系统的移植与测试。 （3）采用模块化设计思想实现Flash验证系统的软件平台，建立Flash驱动函数库和TestBench测试程序。同时较深入研究USB传输协议，解决底层驱动与应用层数据通信的问题。软硬件协同设计充分验证本文研究工作的正确性和实际应用性。 经过测试及实践表明，本课题实现的Zynq7000嵌入式平台下的Flash验证系统具有支援Flash类型齐全、扩展资源丰富、Flash底层驱动库接口灵活等特点，为Flash验证领域提供一款高性能、高可靠性的解决方案。
【关键词】：Zynq7000 全可编程技术 Flash验证系统 USB协议
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP333
【目录】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 课题研究背景10-11
• 1.1.1 Flash Memory 技术简介10-11
• 1.1.2 全可编程技术11
• 1.2 应用现状及课题意义11-12
• 1.2.1 应用现状11-12
• 1.2.2 课题意义12
• 1.3 本文主要研究内容和论文结构12-14
• 第二章 ZYNQ 7000 平台及相关技术概述14-22
• 2.1 Zynq 7000 平台架构概述14-16
• 2.1.1 Zynq 7000 体系结构14-15
• 2.1.2 MIO 与 EMIO 接口15
• 2.1.3 AXI 接口内部互联15-16
• 2.2 Zynq 7000 的开发环境概述16
• 2.3 Zynq 7000 平台启动过程16-18
• 2.3.1 BootROM17
• 2.3.2 FSBL17
• 2.3.3 SSBL17-18
• 2.4 USB2.0 通信协议概述18-21
• 2.4.1 USB 数据流模型19-20
• 2.4.2 BOT 传输20-21
• 2.5 本章小结21-22
• 第三章 系统总体设计与嵌入式平台的构建22-37
• 3.1 系统设计目标22-23
• 3.2 系统平台的总体框架23-24
• 3.3 功能模块的设计与概述24-26
• 3.3.1 Zynq 7000 SoC 主控模块24
• 3.3.2 支持 NOR/NAND Flash 读写的硬件控制器模块24
• 3.3.3 Flash Socket 硬件模块24-25
• 3.3.4 通信接口模块25
• 3.3.5 Flash 驱动模块25-26
• 3.4 构建嵌入式 Linux 系统及开发环境26-36
• 3.4.1 交叉工具链的安装及环境变量的设定26-27
• 3.4.2 Bootloader 的移植27-31
• 3.4.3 Linux Kernel 移植31-32
• 3.4.4 Device Tree 文件的建立32-33
• 3.4.5 根文件系统的建立33-34
• 3.4.6 FSBL 工程的移植及建立34-36
• 3.5 本章小结36-37
• 第四章 嵌入式平台硬件设计方案37-53
• 4.1 Zynq 7000 主控芯片简介37-38
• 4.2 Flash 控制器模块的硬件设计38-41
• 4.2.1 Flash 控制器状态机设计38-41
• 4.2.2 Verilog 语言描述41
• 4.3 FMC 连接板模块设计41-44
• 4.4 Flash Socket 模块的硬件设计44-51
• 4.4.1 DAC 模块电路44-46
• 4.4.2 电流驱动放大电路与外接电源电路46-47
• 4.4.4 数据电压转换模块电路47-49
• 4.4.5 Flash Socket 接口电路49-51
• 4.5 硬件系统测试51-52
• 4.6 本章小结52-53
• 第五章 嵌入式平台的软件设计53-74
• 5.1 底层驱动的总体架构53-54
• 5.2 Flash 驱动库模块设计54-58
• 5.2.1 SPI NOR Flash 驱动库模块54-56
• 5.2.2 Parallel Flash 驱动库模块56-57
• 5.2.3 Nand Flash 驱动库模块57-58
• 5.3 Flash 控制器的配置与接口的实现58-62
• 5.3.1 添加 Flash 控制器地址58-59
• 5.3.2 添加配置寄存器的地址59
• 5.3.3 增加 Flash 基本信息的定义59
• 5.3.4 Flash 控制器读写接口模块的实现59-62
• 5.4 TestBench 测试程序模块的实现62-63
• 5.5 USB 通讯模块的实现63-67
• 5.5.1 USB 设备初始化及建立64-65
• 5.5.2 CBW 与 CSW 的概述65-66
• 5.5.3 Bulk-Only 传输方式的程序设计66-67
• 5.6 数据解析与处理模块的实现67-68
• 5.7 应用层软件设计68-72
• 5.7.1 USB 数据规格69-70
• 5.7.2 USB 驱动接口70-71
• 5.7.3 测试平台的显示模块71-72
• 5.8 本章小结72-74
• 第六章 总结与展望74-76
• 6.1 全文总结74-75
• 6.2 课题展望75-76
• 参考文献76-79
• 公开发表的论文及研究成果79-80
• 附录 ZYNQ 7000 与 SOCKET BOARD 连接实物图80-81
• 致谢81-82

【共引文献】

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  本文关键词：基于Zynq7000嵌入式平台的Flash验证系统设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：334038