基于ZYNQ Linux平台的FPGA外设控制研究

ZYNQ是双核异构架构，拥有ARM端与FPGA端.基于ZynqMPSoC的硬件系统在视频监视、物联网、工厂自动化等领域有广泛应用，既能利用FPGA的逻辑资源实现数据的高速并行处理，又能利用ARM移植操作系统带来的控制便利性与拓展性。面向现实场景项目的实际开发需求，在ZYNQ平台上移植Linux系统可以有效提高开发的效率，并且提升系统运行的稳定性。为了在ZYNQ更方便地控制FPGA，将FPGA作为可编程外设，通过编写硬件IP核和软件驱动。本文提出一种通过PetaLinux移植，生成系统启动镜像，修改pl.dtsi设备树文件，编写字符设备驱动程序，将FPGA作为可编程外设使用，构建面向Zynq MPSoC平台的嵌入式Linux开发环境，有利于Linux系统下有效地控制FPGA资源，针对不同任务的差异化需求进而快速开发，能够有效降低Zynq MPSoC平台PS与PL端交互的开发难度。     

基于ZYNQ和CNN模型的服装识别系统

商品检索是电商行业智能化发展的一个重要的问题.本设计实现了基于ZYNQ和CNN模型的服装识别系统.利用TensorFlow训练自定义网络,定点化处理权重参数.利用ZYNQ器件的ARM+FPGA软硬件协同的特点搭建系统,使用ARM端OpenCV进行图像预处理,FPGA端CNN IP进行实时识别.ARM与FPGA之间实现了权重可重加载结构,无需修改FPGA硬件而实现在线升级.系统采用fashion-minist数据集作为网络训练样本,根据系统资源配置CNN IP的加速引擎的数量来提高卷积运算的并行性.实验表明,本系统针对电商平台下的图片能够实时准确识别和显示,准确率达92.39%.在100 MHz工作频率下,图像处理速度每帧可达到1.361 ms,功耗仅为0.53 W.     

浅谈基于WinCE环境下的ARM+FPGA系统

ARM嵌入式单片机和FPGA逻辑电路组成的系统平台是实现仪器仪表便携式、智能化发展的重要方法。系统设计的核心为ARM对FPGA进行管理控制。通过分析ARM的外围总线和与GPIO研究,设计出FPGA通过数据总线交换数据、GPIO完成状态传递的直接连接方式,有效利用了ARM处理器的地址资源,简化了接口电路;通过研究Windows CE系统驱动程序原理和编程,设计了简化的Windows CE对数据总线和GPIO驱动过程,节省了系统资源,完成了ARM+FPGA系统的多通道数据采集系统应用开发。     

WinCE 下ARM+FPGA 系统

ARM嵌入式单片机和FPGA逻辑电路组成的系统平台是实现仪器仪表便携式、智能化发展的重要方法。系统设计的核心为ARM对FPGA进行管理控制。通过分析ARM的外围总线和与GPIO研究,设计出FPGA通过数据总线交换数据、GPIO完成状态传递的直接连接方式,有效利用了ARM处理器的地址资源,简化了接口电路;通过研究Windows CE系统驱动程序原理和编程,设计了简化的Windows CE对数据总线和GPIO驱动过程,节省了系统资源,完成了ARM+FPG A系统的多通道数据采集系统应用开发。     

ARM+FPGA的实时数据采集系统设计

研究设计了基于ARM+FPGA的实时数据采集的嵌入式平台,采用FPGA完成高速数据采集,通过ARM对FPGA进行管理控制.解决了测量仪器中高速数据采集与处理速度不匹配的问题以及Linux系统下中断的产生.通过ARM的高级外围总线实现了ARM与FPGA在测量仪器上的接口以及Linux系统下FPGA设备的驱动程序开发.     

基于ZYNQ的远程图像采集系统设计

针对传统图像采集系统远程图像传输延时长和数据丢失的缺点,设计了一种基于ZYNQ芯片开发的实时视频采集与图像传输系统;系统具有两个采集通道,模拟视频信号通过BNC(bayonet neill-concelman)信号线接入设备并经过ADC(analog-to-digital converter)完成信号的数字化;利用主控芯片内部的FPGA资源部署并行处理单元完成对数字化图像数据的低时延处理;通过驱动片内AXI(advanced eXtensible interface)总线以DMA(direct memory access)的方式将数据传输至DDR3存储器中;利用芯片内部的双核ARM Cortex-A9处理器高性能,在采集设备上移植嵌入式Linux系统,搭建Gstreamer流媒体应用服务器端,实现整个采集系统复杂任务调度和图像数据远程网络传输;与传统单ARM或DSP处理器的图像采集系统相比,该系统具有FPGA的并行处理能力和高带宽的内部互联总线的优势,提高了图像数据处理速度,降低了图像数据由采集端到存储器的传输延时,提供了稳定远程图像传输功能,经实验测试该系统实现了每秒25帧的视频信号...     

基于ARM和FPGA的DMD驱动波形实验平台

提出了一种基于ARM和FPGA的数字微镜器件(DMD)驱动波形实验平台的设计,该设计由数字微镜驱动器和电压转换器两部分构成。阐述了数字微镜驱动器和电压转换器的硬件工作原理,以及ARM微控制器和FPGA的软件工作流程。实验结果表明,该系统能够达到预计的设计要求。     

一种紧耦合Ubuntu系统的卫星导航接收机设计

提出了一种采用ARM+FPGA架构的紧耦合Ubuntu系统的卫星导航接收机的设计,ARM上运行Ubuntu系统, ARM与FPGA之间通过 ARM自带的 GPMC接口进行通信,重点解决 Ubuntu 系统与 GPMC 通信相关的驱动软件设计问题。首先介绍了 ARM Cortex A8的GPMC接口原理,然后给出了Ubuntu系统的主要软件驱动模块的设计思路。本设计结合了ARM和FPGA各自的优点,借助Ubuntu系统自身强大的功能,加快了接收机的研发速度,增加了其稳定性。     

基于ZYNQ的行人检测系统的设计与实现

随着行人检测技术的发展和应用,迫切需要能够进行实时处理的嵌入式行人检测系统。采用ZYNQ-7000作为算法平台,设计一种基于HOG与AdaBoost级联分类器的行人检测系统。利用FPGA的并行特性,采用流水线结构替代传统的串行结构,实现HOG算法加速;将AdaBoost级联分类器保存在FPGA的BRAM中,通过查找表的方式,在单个时钟周期内即可完成匹配判断。利用ZYNQ的软硬件协同设计,根据功能和资源进行软硬件分工,提高系统性能。实验结果表明,该设计方法在保持同等检测性能的条件下,检测速度相比ARM片上系统提高了44倍。     

频谱仪多种内核间通信机制的方案设计

手持式频谱仪系统采用的是ARM、DSP、FPGA的三核架构。对于多核架构,保证内核间的通信尤为重要。对于内核间通信,首先是对通信接口的硬件设计与通信机制的研究,然后着重介绍ARM支持下的嵌入式Linux的接口设备驱动的开发,包括通信接口HPI、SPI的驱动。最后完成驱动测试,整个系统运行稳定。