Embedded System Design

Moderne FPGAs bieten durch die Integration von leistungsfähigen Mehrkern-Prozessorsystemen und programmierbarer Logik leistungsfähige SOC-Plattformen (SOC: System-On-Chip) für die Entwicklung von Embedded Systems. Diese SOC-Plattformen ermöglichen die Verwendung von Betriebssystemen wie Linux oder FreeRTOS und können, durch die Mehrkern-Prozessoren, auch als asymmetrische Multiprozessorsysteme konfiguriert werden. Durch die auf dem Chip vorhandene programmierbare Logik wird es zudem möglich, Teile der Anwendung in Hardware zu implementieren, und hierdurch die Gesamtleistung des Systems zu erhöhen. Das Xilinx Zynq-SOC integriert ein ARM Cortex A9-Doppelkern-Prozessorsystem mit einer programmierbaren Logik der Xilinx-7er-Serie auf einem Chip. Die Konfiguration des Systems und die Entwicklung von Hardware und Software werden durch die Vivado-Toolkette von Xilinx unterstützt.

Ziel des Seminars:

Das Seminar bietet durch Vorträge und praktische übungen eine Einführung in den Entwurf eines Embedded Systems mit der Zynq-Plattform unter Benutzung der Vivado-Toolkette. Ferner wird gezeigt, wie die Hardware des Systems mit der programmierbaren Logik durch IP-Cores aus der Xilinx-Bibliothek oder durch selbst entwickelte IP-Cores, unter Verwendung des IP-Integrators und des AXI4-Interface-Standards, erweitert werden kann. Darüber hinaus wird für die Beispiele mit Hilfe des Eclipse-basierten Xilinx-SDK gezeigt, wie unter Verwendung von Board Support Packages die Software für das System entwickelt werden kann und mit Hilfe des GNU-Debuggers Fehler gefunden werden können. Die Software wird dabei „Bare-Metal“ in C geschrieben. Der Einsatz eines Betriebssystems ist nicht Bestandteil dieses Seminars.
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