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【学习笔记】基于Zynq-7000的宽幅视频处理系统设计与实现2016年电子技术应用第6期作者：韩德强，杨利平，王宗侠摘要：针对安防监控与智慧交通领域无盲区视频摄录的需求，基于Zynq-7000平台优势进行宽幅视频处理软硬件系统的设计。
通过研究基于嵌入式系统的多路视频实时拼接技术，设计并实现了以XC7Z020芯片为核心的视频处理板卡，在双核ARM Cotex-A9硬核处理器端服务程序协同调度下，基于片内FPGA硬件加速能力实现多通道视频实时采集与预处理、投影变换、图像融合，进而形成完整宽幅视频画面，通过远程客户端实现定制化的视频摄录功能。
测试结果表明，该系统是兼具稳定的性能和灵活区域部署能力的便携式解决方案。
0 引言宽幅视频拼接是基于计算机视觉和图形处理技术的整合，其本质就是图像拼接技术，必然与图像传感器技术及图像算法研究密切相关[1]，但其对于实时性的较高要求，使得在该领域的技术实践同样需要关注平台的处理性能。
目前市面上普遍采用的主要有通过单目鱼眼镜头捕获全景图像的嵌入式平台方案，以及多通道图像采集拼接形成全景的通用计算机平台方案。
前者对于镜头工艺要求高且存在较大的畸变，而后者凭借性能优势获得好的效果，但设备体积庞大且价格昂贵[2]。
针对以上情况，本文提出了一种基于AP SoC（All Programmable System on Chip，全可编程的片上系统）多通道视频无缝拼接的宽幅视频处理解决方案。
结合用户场景分析，提出具有扩展能力的宽幅视频处理技术，预置多路扩展接口随时增减摄像头以调整视野宽度，满足多种现场宽视角摄录需求。
1 系统总体构架宽幅视频处理系统由本地视频处理系统端和远程摄录客户端两部分组成，系统总体框图如图1所示。
便携式视频处理系统根据监控需求进行配置与部署，远程客户端进行实时定制视野区域摄录。
本地视频处理系统作为设计的主体部分，由视频采集、图像处理、核心调度、用户交互、本地显示、网络通信六个模块组成。
Zynq-7000嵌入式多功能阻抗测试仪的设计与校准赵冬青; 逯宏超; 储成群【期刊名称】《《实验室研究与探索》》【年(卷),期】2019(038)009【总页数】5页(P99-103)【关键词】阻抗分析仪; 嵌入式系统; 三参数正弦拟合【作者】赵冬青; 逯宏超; 储成群【作者单位】中北大学仪器与电子学院太原030051【正文语种】中文【中图分类】TN7020 引言阻抗测量在电子器件的性能检测、传感器、仪器仪表、生物医学和国防领域有着广泛的应用。
在实验室中通常使用的RLC表测量的频率范围和阻抗范围都有限，而且测量精度低。
具体实践应用中，一般需要嵌入在便携测量系统或小型且简单的设备中，但这些设备测量频率和范围都有限，或者缺乏实验室阻抗分析仪的典型特征，例如宽范围的激励信号幅度，直流偏置测量等。
市场上定制的阻抗分析仪大多数是采用嵌入式微处理器控制专用的阻抗测量芯片AD5993[1] ，但是若要实现宽范围的频率和阻抗测量，就要增加外部电路来实现；例如：可变时钟发生器、电流-电压转化(Current-to-Voltage Converter,CVC)等，通过外加电路可以实现宽范围的频率和阻抗测量，同时也增加了电路的复杂性。
基于上述分析，本文提出了Zynq-7000的阻抗测试系统，该测试系统不包含任何专用的阻抗转换集成电路，它完全基于系统本身的A/DC和D/AC以及通用的仪表放大器、模拟电路配合来实现阻抗的测量。
1 硬件平台介绍和阻抗测量原理Zynq-7000FPGA系列是一款强大的全可编程(All Programmable)处理器，不同于传统的采用FPGA架构和ARM芯片，它是在FPGA内部集成了ARM的硬核处理器[2]。
用户可以创建基于AXI总线的IP核，实现软、硬件的协调设计。
Zynq-7000阻抗测试仪采用的主控芯片是XC7Z020clg484-2，它的ARM内核是两块独立的Cortex-A9处理器，最高时钟频率可达到1 GHz。
文档版本控制目录文档版本控制 (2)一、开发板简介 (6)二、AC7Z020核心板 (8)(一)简介 (8)(二)ZYNQ芯片 (9)(三)DDR3 DRAM (11)(四)QSPI Flash (14)(五)时钟配置 (16)(六)电源 (17)(七)结构图 (18)(八)连接器管脚定义 (19)三、扩展板 (23)(一)简介 (23)(二)CAN通信接口 (24)(三)485通信接口 (24)(四)千兆以太网接口 (25)(五)USB2.0 Host接口 (27)(六)USB转串口 (28)(七)AD输入接口 (29)(八)HDMI输出接口 (30)(九)MIPI摄像头接口(仅AX7Z020使用) (32)(十)SD卡槽 (33)(十一)EEPROM (34)(十二)实时时钟 (34)(十三)温度传感器 (35)(十四)JTAG接口 (36)(十五)用户LED灯 (36)(十六)用户按键 (37)(十七)扩展口 (38)(十八)供电电源 (40)(十九)底板结构图 (41)芯驿电子科技（上海）有限公司 基于XILINX ZYNQ7000开发平台的开发板（型号： AX7Z020B ）2022款正式发布了，为了让您对此开发平台可以快速了解，我们编写了此用户手册。
这款ZYNQ7000 FPGA 开发平台采用核心板加扩展板的模式，方便用户对核心板的二次开发利用。
核心板使用XILINX 的Zynq7000 SOC 芯片的解决方案，它采用ARM+FPGA SOC 技术将双核ARM Cortex-A9 和FPGA 可编程逻辑集成在一颗芯片上。
另外核心板上含有2片共512MB 高速DDR3 SDRAM 芯片和1片256Mb 的QSPI FLASH 芯片。
在底板设计上我们为用户扩展了丰富的外围接口，比如2路CAN 通信接口，2路485通信接口，2路XADC 输入接口， 1路千兆以太网接口，1路USB2.0 HOST 接口，1路HDMI输出接口，Uart 通信接口，SD 卡座，40针扩展接口等等。
ZYNQ-7000产品手册ZYNQ-7000 Product Guide2023关于我们官方合作伙伴业务范围芯驿电子科技（上海）有限公司，成立于2012年，总部位于上海松江临港科技城，是一家车载智能产品和FPGA 技术方案公司，拥有“AUMO”和“ALINX”两大品牌，其中AUMO 品牌专注车载智能产品，ALINX 品牌专注于FPGA 产品和方案定制。
经历十年发展，公司产品已经远销海外30多个国家。
2018年，公司通过高新技术企业认证，并通过ISO9001质量体系认证；2019年，荣获上海市松江区九亭镇“科技创新奖”；2020年，荣获上海市“专精特新企业“称号；2021年，申请通过上海市科技型中小企业技术创新资金项目，通过了国家级科技型中小企业认定，并通过了高新技术企业认证复审；2022年获得上海市张江国家自主创新示范区专项发展资金并通过“上海市创新型中小企业”认证。
ALINX 是全球的FPGA 芯片龙头企业XILINX 官方合作伙伴，国内FPGA 芯片龙头企业紫光同创官方合作伙伴，同时作为百度AI 合作伙伴，为百度定制了国产AI飞桨系统的Edgeboard 系列边缘设备。
通过多年的研发投入，已经推出100多款FPGA SoM 模组和配套板卡，积累了1000多家企业批量用户，上万个独立开发者，市场占有率遥遥领先。
通过产品+定制化服务的经营方式，ALINX 将继续加大对产品研发和技术研究的投入，不断与垂直行业客户合作，聚焦高端设备领域，协助客户解决行业的技术难题。
主要聚焦于FPGA + AI 解决方案，FPGA 国产化，FPGA 开发套件， ALINX 自有品牌产品。
公司提供的设计解决方案涉及人工智能、自动驾驶、轨道交通、半导体、5G 通信、医疗设备、工业互联、仪器仪表、数据中心、机器视觉、视频图像处理等行业。
紫光同创国内唯一的FPGA 板卡官方合作伙伴，XILINX 官方重要合作伙伴，百度AI合作伙伴。
基于ZYNQ7000 Linux的数据采集系统设计和实现作者：孙国萃杜军冯祥虎肖世伟杨美娜来源：《现代信息科技》2022年第04期摘要：针对传统平台传输信号慢、开发过程复杂的特点，对信号的传输采集系统做了相关研究，设计了一种基于ZYNQ-7000和AD（AD9226）架构的嵌入式数据采集的实现方案，以ZYNQ-7000为数字信号处理平台，搭配AD转换芯片，在Linux操作系统下利用AXI-DMA 方式实现信号的高速采集。
该设计数据传输速率快，开发前景好，且具有小型化、高集成度的特點，为后续进一步的数据处理提供了前提。
关键词：ZYNQ-7000;Linux操作系统;AD转换;AXI-DMA传输中图分类号：TN919.5 文献标识码：A文章编号：2096-4706（2022）04-0085-04Design and Implementation of Data Acquisition System Based on ZYNQ7000 LinuxSUN Guocui， DU Jun， FENG Xianghu， XIAO Shiwei， YANG Meina（School of Computer Science and Information Engineering， Harbin Normal University，Harbin 150025， China）Abstract： In view of the characteristics of slow signal transmission and complex development process of traditional platform， the signal transmission and acquisition system is studied， and an implementation scheme of embedded data acquisition based on ZYNQ-7000 and AD （AD9226）architecture is designed. Taking ZYNQ-7000 as the digital signal processing platform， combinedwith AD conversion chip， the high-speed signal acquisition is realized in AXI-DMA ways under Linux operating system. The design has the characteristics of fast data transmission rate， good development prospect， miniaturization and high integration， which provides a premise for further data processing.Keywords： ZYNQ-7000; Linux operating system; AD conversion; AXI-DMA transmission0 引言数据的发射采集和处理在通信工程领域中起到至关重要的作用，随着科学技术的发展，传统的硬件平台已经无法适应多频段、多模式的信号处理。
基于ZYNQ-7000的星载双模卫星导航接收机设计与实现赵晶【摘要】随着卫星导航系统的不断发展和完善,星载卫星导航接收机的研制己经成为卫星导航领域重要研究方向之一.设计了一种基于ZYNQ-7000的星载卫星导航接收机,具有GPS/BDS双模兼容、高精度和高动态等特点.详细介绍该星载接收机总体设计架构、捕获跟踪设计、定位测速算法及电离层误差修正,最后通过模拟源模拟低轨卫星场景,验证了设计方案的可行性.同时,通过统计星载接收机定位误差,证明了该星载接收机满足指标要求.%With the continuous development and perfection of the satellite navigation system, the development of space-borne satellite receiver becomes an important research direction of satellite navigation system. A satellite-borne satellite navigation receiver based on ZYNQ-7000 is designed, which has the characteristics ofGPS/BDS dual-mode compatibility, high precision and high dynamic. The overall design frame, capture and tracking design, positioning velocity-measurement algorithm and ionospheric error correction are described in detail. Finally, simulation on low earth-orbit satellite indicates the feasibility of the proposed scheme. Meanwhile, the statistics on the positioning error of the satellite-borne receiver indicate that the on-board receiver could meet the requirements of design indicators.【期刊名称】《通信技术》【年(卷),期】2017(050)008【总页数】6页(P1849-1854)【关键词】星载接收机;卫星导航;捕获跟踪;ZYNQ-7000【作者】赵晶【作者单位】中国电子科技集团公司第二十研究所,陕西西安 710068【正文语种】中文【中图分类】TN967.1随着卫星导航技术的不断深入发展，星载接收机的研制成为卫星导航领域的重要研究方向之一。
赛灵思Zynq-7000 All Programmable SoC实现全新的性
能标杆
佚名
【期刊名称】《世界电子元器件》
【年(卷),期】2012(000)010
【摘要】赛灵思公司ZynqTM-7000 AIIProgrammable SoC系列的峰值处理性能提升至1GHz,同时还将采用更小的封装尺寸以实现更高的系统性能和可编程系统集成度。
这可以进一步提高众多高端影像与图形处理应用的系统价值,从而充分满足医疗以及有线与无线设备领域计算密集型系统的要求。
Zynq-7000 All ProgrammableSoC系列是业界首款紧密集成软件、硬件及I/O的＂All Programmable＂的器件。
【总页数】1页(P39-39)
【正文语种】中文
【中图分类】TN402
【相关文献】
1.赛灵思大学计划助力All Programmable SoC教学与科研 [J], 罗志刚
2.赛灵思Zynq-7000 All Programmable SoC实现1 GHz处理能力 [J],
3.赛灵思Zynq-7000 All Programmable SoC实现1GHz处理能力及更小封装[J],
4.赛灵思Zynq-7000 All Programmable SoC实现1GHz处理能力及更小封装[J], 无
5.赛灵思首批Zynq-7045器件已开始面向早期试用客户供货业界唯一All Programmable SoC系列树立全新性能标杆 [J],
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FLASH固化说明
1、首先把拨码开关改为SPI FLASH模式6-1（b001000）；
2、打开SDK，进入如下菜单，点击“Creat Boot Image”。
3、依次加入以下文件，如图(此图界面可能与真实的不一致)。
真实图》(注意:故障注入项目，每个板子的ramdisk8M.image.gz是不一样的，因为IP不一样，因此用软件人员给的那个ramdisk8M.image.gz文件生成)
其中后3项是有offset地址的，如下面
注意：后四个的偏移地址，本项目必须写那个值。
其中zImage.bin就是ZIMAGE文件，可以
不用改后缀直接加入。
点击Creat Image ，在生成目录找到生成的xxx.bin文件，改名为spilinux.bin。
4、板子连接JTAG线缆。
进入SDK如下菜单，点击“Program Flash”。
5、如下图，找到刚才生成的spilinux.bin文件
6）点击“Program”等待完成即可。
7）重新上电，程序是不是运行了呢？^_^!。
基于ZYNQ7000 Linux的数据发射系统设计和实现
冯祥虎;肖世伟;杨美娜;杜军
【期刊名称】《现代信息科技》
【年(卷),期】2023(7)4
【摘要】针对传统平台传输信号频率固定、开发过程复杂的情况,对信号发射系统进行了相关研究,设计一款基于ZYNQ-7000和AD(AD9767)架构的嵌入式信号发射系统。
该系统以ZYNQ-7000为数字信号发射平台,搭配AD转换芯片,在Linux 操作系统下通过AXI-DMA的方式实现信号的自定义发射。
系统数据传输速率快,发射信号频率可灵活自定义,开发前景良好,且具有集成度高、小型化的特点,为后续更多的功能开发提供了无限的可能。
【总页数】3页(P72-74)
【作者】冯祥虎;肖世伟;杨美娜;杜军
【作者单位】哈尔滨师范大学计算机科学与信息工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TN919.5
【相关文献】
1.广播发射台站远程监控系统设计(一)——基于GPRS技术的发射机远程监控数据中心软件设计
2.基于ARM和Linux真空镀钛数据库系统设计与实现
3.基于.NET 架构的发射机健康数据管理系统设计与实现
4.基于ZYNQ7000 Linux的数据采集系统设计和实现
5.基于数据库技术的中波发射台自台监控系统设计与实现
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图１ Ｚｙｎｑ－７０００最小系统硬件设计功能框图樊稳茹（1985-），女，陕西富平人，本科，工程师。
研究方向：雷达信号处理。
2017年第7期
信息与电脑
China Computer&Communication
软件开发与应用
该最小系统PS部分结合用户应用程序用于实现控制功能，PL部分包括UART接口、时序产生、地址译码、片上存储和外设控制等逻辑功能模块。
主要的功能芯片为X7Z045、MT41K256M16HA、MAX3160E、MAX3096、MAX3045、W25Q128、ADG3308等，为了降低硬件成本，在满足使用需求的条件下，该最小系统设计时取消了图1中虚线框中的DDR3存储器。
２ 基本启动配置流程分析
Zynq是一个可扩展处理平台，简单地说就是有个FPGA 做外设的A9双核处理器，所以它的启动流程与FPGA完全不同，而与ARM处理器类似。
Zynq支持JTAG、NAND、Parallel NOR、QSPI以及SD卡等启动方式。
Zynq有效利用了片上的CPU来帮助配置，在没有外部JTAG的情况下，处理器系统（PS）与可编程逻辑（PL）都必须依靠PS来完成芯片的初始化配置，内部的启动存储区（BootROM）和芯片配置单元可实现Zynq从BootROM主动启动或者从JTAG被动启动[2]。
与其他XILINX 7系列的器件不同的是，Zynq并不支持从PL端直接进行启动配置，Zynq的启动配置是分多级进行的，配置过程最少需要两步，但通常是按如下三个阶段进行。
阶段0（Stage0）：简称BootROM，控制着整个芯片的初始化过程。
该部分代码是不可修改的，处理器核在上电或者热启动时自动执行这部分代码，并对外部的NAND、NOR、SD等外设控制器进行初始化，同时还负责将阶段1的启动镜像（FSBL镜像）加载到OCM（Zynq片上一个256K的RAM，但在FSBL运行前只能使用其中的192K，所以FSBL要小于192K），然后运行FSBL，FSBL镜像来源由板上MIO[5:3]引脚选择的启动方式决定。
阶段1（Stage1）：第一阶段启动加载器（FSBL），可以由用户的代码来控制。
完成的主要工作是：根据用户配置，完成PS端的初始化，包括对DDR外设控制器的初始化；使用比特流文件对PL进行配置；加载阶段2的代码（SSBL）到内存空间（DDR上）并运行。
阶段2（Stage2）：这一阶段通常可以是用户的PS端设计代码，也可以是第二阶段的启动加载器（SSBL），这个阶段可以完全由用户来控制[3]。
在采用Linux操作系统的设计中，该阶段运行的是SSBL（u-boot.elf），并完成相应的启动配置功能。
３ 无ＤＤＲ３固化运行方法
为了降低硬件成本，在满足使用需求的条件下，该最小系统设计时取消了DDR3存储器，因此，在设计时需要更改DDR3相关内容，特别是启动过程中关于DDR3初始化的内容，从而实现在没有DDR3外部存储器情况下，Zynq处理器系统可利用OCM完成固化镜像的加载、启动和运行。
下面将详细介绍更改的流程及方法。
（1）在Vivado2015.4开发环境中配置Zynq处理器参数时，在DDR3选项中一定要选择“Enable DDR”选项，此时表示设计中存在DDR3，但不需要进行参数配置。
（2）打开SDK工程硬件配置文件中的“ps7_init.c”文件，分别屏蔽以下程序语句：“DDR init;ret=ps7_config(ps7_ ddr_init_data);if(ret!=PS7_INIT_SUCCESS) return ret;”、“ps7_ddr_init_data=ps7_ddr_init_data_1_0;”、“ps7_ddr_init_ data=ps7_ddr_init_data_2_0;”、“ps7_ddr_init_data=ps7_ddr_ init_data_3_0;”。
（3）创建一个FSBL工程，打开工程中“main.c”文件，屏蔽其中的“Status=DDRInitCheck();”语句；打开“image_ mover.c”文件，屏蔽两处“FsblFallBack()”语句。
（4）创建用户应用工程，并在“Generate Linker Script”中将FSBL工程指向到“ps7_ram_0_S_AXI_BASEADDR”，将用户应用工程指向到“ps7_ram_1_S_AXI_BASEADDR”。
（5）重新编译所有工程，并通过JTAG接口在线验证应用程序，运行正常后，制作boot.bin启动文件。
要注意制作时的文件顺序，依次为FSBL引导文件、FPGA bit文件和用户应用文件。
（6）将生成的bin文件烧写到QSPI Flash中，成功后断电，配置Zynq为QSPI Flash启动模式，重新上电运行即可。
４ 结 语
本文分析了Zynq-7000最小系统设计、基本启动加载流程等内容，说明了在控制应用方面该最小系统具有体积小、重量轻、结构紧凑等优点。
在成本和性价比受约束情况下，解决了未使用DDR3存储资源时，通过更改ARM初始化文件的方式，利用FPGA内部的OCM实现Zynq-7000应用程序固化、加载引导及运行，实际结果表明，该最小系统在常规控制应用方面具备相当出色的功能。
参考文献
[1]刘宏,符意德.基于Zynq芯片的图像处理系统平台设计[J].计算机与现代化,2015(8).
[2]Xilinx.Zynq-7000 All Programmable SoC Technical Reference Manual[Z].2015.
[3]何宾.Xilinx All Programmable Zynq-7000 Soc设计指南[M].北京:清华大学出版社,2013.。
