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                                      OS and Libraries Document Collection

UG940   Vivado Design SuiteTutorialEmbedded PRocessor HardwareDesign

Table of ContentsRevision History ......................................................................................................................................................2Programming and Debugging Embedded Processors................................................................................................5Overview.................................................................................................................................................................5Hardware and Software Requirements..................................................................................................................5Tutorial Design Descriptions...................................................................................................................................5Locating Tutorial Design Files.................................................................................................................................7Lab 1: Building a Zynq-7000 AP SoC Processor Design...............................................................................................8Introduction............................................................................................................................................................8Step 1: Start the Vivado IDE and Create a Project..................................................................................................8Step 2: Create an IP Integrator Design ................................................................................................................ 10Step 3: Debugging the Block Design.................................................................................................................... 17Step 4: Generate HDL Design Files ...................................................................................................................... 20Step 5: Implement Design and Generate Bitstream............................................................................................ 22Step 6: Export Hardware to SDK.......................................................................................................................... 23Step 7: Create a Software application................................................................................................................. 24Step 8: Run the Software Application ................................................................................................................. 26Step 9: Connect to the Vivado Logic Analyzer..................................................................................................... 30Conclusion ........................................................................................................................................................... 36Lab Files............................................................................................................................................................... 36Lab 2: Zynq-7000 AP SoC Cross-Trigger Design....................................................................................................... 37Introduction......................................................................................................................................................... 37Step 1: Start the Vivado IDE and Create a Project............................................................................................... 37Step 2: Create an IP Integrator Design ................................................................................................................ 38Step 3: Implement Design and Generate Bitstream............................................................................................ 47Step 4: Export Hardware to SDK.......................................................................................................................... 48Step 5: Build Application Code in SDK ................................................................................................................. 49Step 6: Connect to Vivado Logic Analyzer........................................................................................................... 60Step 7: Setting the Processor to Fabric Cross Trigger.......................................................................................... 63Step 8: Setting the Fabric to Processor Cross-Trigger......................................................................................... 65Conclusion ........................................................................................................................................................... 66Lab Files............................................................................................................................................................... 67Send FeedbackEmbedded Processor Hardware Design www.xilinx.com 4UG940 (v2016.3) October 19, 2016Lab 3: Using the Embedded MicroBlaze Processor................................................................................................. 68Introduction......................................................................................................................................................... 68Step 1: Invoke the Vivado IDE and Create a Project............................................................................................ 69Step 2: Create an IP Integrator Design ................................................................................................................ 70Step 3: Memory-Mapping the Peripherals in IP Integrator................................................................................. 82Step 4: Validate Block Design .............................................................................................................................. 85Step 5: Generate Output Products...................................................................................................................... 85Step 6: Create a Top-Level Verilog Wrapper....................................................................................................... 86Step 7: Take the Design through Implementation .............................................................................................. 87Step 8: Exporting the Design to SDK.................................................................................................................... 87Step 9: Create a “Peripheral Test” Application ................................................................................................... 88Step 10: Executing the Software Application on a KC705 Board......................................................................... 94Step 11: Connect to Vivado Logic Analyzer......................................................................................................... 99Step 12: Setting the MicroBlaze to Logic Cross Trigger..................................................................................... 102Step 13: Setting the Logic to Processor Cross-Trigger....................................................................................... 105Conclusion ......................................................................................................................................................... 106Lab Files............................................................................................................................................................. 106Legal Notices.......................................................................................................................................................... 107Please Read: Important Legal Notices............................................................................................................... 107

UG821                         Zynq-7000 All Programmable SoC Software Developers Guide

Table of Contents

Chapter 1: Introduction to Programming with Zynq-7000 AP SoC DevicesOverview. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5Architectural Decisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6Operating System (OS) Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

Chapter 2: Software Application Development FlowsIntroduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9Software Tools Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10Bare-Metal Device Driver Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14Bare-Metal Application Development . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17linux Application Development . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21Additional Information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

Chapter 3: Boot and Configuration   啟動和配置Overview. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27Boot Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28Boot Stages. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28Boot Image Creation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48BootROM Header Format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

Chapter 4: LinuxIntroduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52Git Server and Gitk Command. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52Linux BSP Contents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53U-Boot. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

Appendix A: Using BootgenIntroduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55BIF File Syntax . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55Initialization Pairs and the INT File Attribute. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58Encryption Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59Authentication Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

UG1043        Embedded SystemTools ReferenceManual

Table of ContentsRevision History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Chapter 1: Embedded System and Tools Architecture OverviewDesign Process Overview. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6Vivado Design Suite Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8Software Development Kit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9Chapter 2: GNU Compiler ToolsOverview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12Compiler Framework . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12Common Compiler Usage and Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14MicroBlaze Compiler Usage and Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29ARM Cortex-A9 Compiler Usage and Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46Other Notes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48Chapter 3: Xilinx System DebuggerSDK System Debugger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50Xilinx System Debugger Command-Line Interface (XSDB) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51Chapter 4: Flash Memory ProgrammingOverview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52Program Flash Utility . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53Other Notes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55Appendix A: GNU UtilitiesGeneral Purpose Utility for MicroBlaze Processors. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60Utilities Specific to MicroBlaze Processors. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60Other Programs and Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63Appendix B: Additional Resources and Legal NoticesXilinx Resources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64Solution Centers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64Documentation Navigator and Design Hubs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64Send FeedbackUG1043 (v2016.3) October 5, 2016Embedded System Tools Reference Manual www.xilinx.com 4UG1043 (v2016.1) April 06, 2016References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65Training Resources. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65Please Read: Important Legal Notices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66