SOPC应用开发平台

基于Xilinx的Zynq系列芯片，单芯片集成ARM和FPGA，为视频监视、汽车驾驶员辅助以及工厂自动化等高端嵌入式应用提供所需的处理与计算性能水平。本平台针对计算机相关专业，用于开展数字逻辑编程、嵌入式技术、SOPC技术等基础教学。

Xilinx Zynq-7000 是Xilinx公司推出的基于Xilinx All Programmable SoC架构的低功耗、高性能的全可编程芯片系列。芯片由基于双核ARM Cortex™-A9的处理器系统(Processing System，PS)和FPGA 可编程逻辑(Programmable Logic，PL)组成。其中，处理器系统（PS）是以ARM Cortex-A9 CPU为核心，包含一系列片上存储器，外部存储器接口和丰富的外设连接接口。可编程逻辑（PL）是Xilinx 7系列FPGA。这种独特ARM+FPGA的架构可以将PS单独作为ARM使用，在使用JTAG配置的情况下也可以将PL单独作为FPGA使用。PS与PL之间可以通过4个通用AXI总线端口、4个高速AXI总线端口、1个高速硬件加速器端口以及一系列PS外设扩展端口交互。由PS和PL构成的Zynq-7000系列器件既继承了处理器优异的软件编程能力，也继承了 FPGA 强大的硬件可编程能力，为用户提供更加灵活、更加智能的嵌入式解决方案，可以帮助系统架构师和嵌入式软件开发人员扩展、定制、优化系统，并实现系统级的差异化。

本产品支持Xilinx最新的Vivado开发工具套件，借助这一工具套件，用户甚至可以只需要编写C或C++代码配置FPGA。随后工具（Vivado HLS）会自动将C或C++代码转换成HDL代码进而配置FPGA，这将大大降低C或C++程序设计员使用FPGA的学习成本。产品适用于计算机科学、物联网工程、电子信息、通信工程、人工智能等相关专业。

- 产品结构

产品采用Zynq-7000系列中的XC7Z20-2CLG400作为实训开发平台的核心处理器。处理器提供多种外围设备I/O接口，如USB、SPI、SDIO、CAN、UART和I2C等接口。本产品采用“核心板+底板+模块”结构。核心板与底板之间采用3个100pin的高质量进口连接器，底板上集成了多种类型的接口，如HDMI、VGA、USB、SD卡、液晶屏、以太网，音频输入输出等。底板和模块之间采用4对24pin连接器，连接器采用不对称设计，防止反插。丰富的IO外设以及Zynq-7000高度灵活的可编程特性提高了整个平台的可拓展能力，用户可以根据自己的需求设计功能模块。针对Xilinx Zynq-7000系列芯片的特性，平台原生提供了多个可供软硬协同设计的模块，包括模数转换模块，传感器模块，电机模块，通信输模块，摄像头模块，电容显示屏模块，通用接口模块等。

主板	1、处理器Zynq™-7000 AP SoC XC7Z020 2、储存器：1GB DDR3、128Mb QSPI Flash、4GB eMMC Flash、8GB SD卡 3、启动模式：支持JTAG、QSPI、SD卡启动 4、编程配置：JTAG配置接口x1、配置指示灯x1、配置复位按键x1 5、时钟：PS：33.333MHz；PL：50MHZ 6、音频：3.5mm音频接口；24-bit立体声音频编解码器、支持I2S音频总线传输 7、视频：一路HDMI A型接口、一路VGA接口 8、通信接口：一路10/100/1000M以太网接口（RJ45）、1路Micro USB接口、1路DB9串口（RS232）
触摸屏模块	24位7寸LCD TFT显示屏，分辨率800480，有效区域15486 mm
摄像头模块	一路COMS摄像头
传感器模块	1、光强度传感器（测量范围1-70000lx，精度1lx），I2C总线接口 2、温度传感器（测量范围-55℃～+125℃，测量精度低至0.0625℃），1-Wire总线接口 3、温湿度传感器（测湿度范围20-90％RH，精度 ±5％RH；测温范围0-50℃，精度 ±2℃），1-Wire总线接口 4、脉冲测湿度传感器（测量范围20…95%RH，精度 ±5%RH），500~2KHz脉冲测量
电机模块	5V直流电机，尺寸为24.4*12.4mm，轴直径2mm 支持红外测速
字符显示模块	1、OLED显示屏（分辨率128*32，0.91寸） 2、4位7段共阴极数码管
通用接口模块	1、4个LED 2、4个拨码开关 3、4个按键 4、1个蜂鸣器
多路开关模块	1、10路LED 2、10路拨码开关
通信模块	蓝牙模块 ZigBee模块

注意：教学资源会持续更新，具体实验请以实物为准

1、提供“Zynq系统设计”课程，内容如下

1）课程内容可以支持约32学时的授课；

2）课程内容涵盖ISE/PlanAhead等工具的使用，Verilog语言，SOC设计流程，PL/PS的结构特点，PS/PL的GPIO/UART控制器的使用方法，自定义IP的设计方法，调试工具ChipScope的使用方法等章节；

3）提供课程讲义PPT，数量约300页；

4）为每个章节提供经典习题及指导手册，实验总数量9个；

5）课程内容基于Zynq-7000平台；

6）硬件编程语言为Verilog，软件编程语言为C语言

2、提供“Linux系统与应用”课程，内容如下：

1）课程内容可以支持约48学时的授课；

2）课程内容涵盖嵌入式Linux开发基础、Linux系统应用编程、Linux网络编程基础、嵌入式Linux系统架构、Linux引导程序与内核基础、Kernel定制与移植、Linux字符设备驱动等章节；

3）提供课程讲义PPT，数量约300页；

4）为每个章节提供经典习题及指导手册，实验总数量30个；

5）课程内容基于Zynq-7000平台和PC；

6）软件编程语言为Linux下的C语言

3、提供“数字逻辑设计”课程，内容如下：

1. 课程内容可以支持约32学时的授课；

2. 课程内容涵盖Vivado使用方法，组合和时序逻辑电路设计、I2C和UART控制器设计、VGA控制器设计、OLED字符与图案显示等章节；

3. 提供课程讲义PPT，数量200页；

4. 为每个章节提供经典习题及指导手册，实验总数量7个；

5. 课程内容基于Zynq-7000的FPGA部分；

6. 课程使用的编程语言为Verilog

4、提供“数字系统设计”课程，内容如下：

1. 课程内容可以支持48学时的授课；

2. 课程内容涵盖XPS+SDK的开发流程、Zynq中断、DMA控制器的使用、VGA控制器和MP3播放器设计、FreeRTOS操作系统移植与开发等章节。其中VGA控制器章节需分为新建硬件控制器、将硬件控制器转换为IP、向工程添加IP、软硬件设计优化等小节讲解；MP3播放器章节需分为创建音频工程、回声效果设计、从SD卡读取文件、播放一段音频、WAVE文件解码、MP3音频解码等小节讲解；FreeRTOS章节需分为创建线程、互斥量使用、信号量使用、消息队列使用、中断控制等小节讲解。

3. 提供课程讲义PPT，数量150页；

4. 为每个章节提供经典习题及指导手册，实验总数量19个；

5. 课程内容基于Zynq-7000；

6. 课程使用的硬件编程语言为VHDL/Verilog，软件编程语言为C语言

5、提供“计算机组成原理”课程，内容如下：

1. 本课程能够与高等教育出版社出版的唐朔飞版《计算机组成原理》搭配使用；

2. 课程内容涵盖运算器、存储器、系统总线、控制单元等章节；

3. 为每个章节提供经典习题及指导手册，实验总数量7个；

4. 课程内容基于Zynq-7000平台的FPGA部分；

5. 硬件编程语言为Verilog

ꄴ前一个：无

ꄲ后一个：无