基于Xilinx Zynq的物距测量系统设计与实现
摘 要：为了对障碍物距离精确测量，基于最新zedboard fpga（现场可编程逻辑阵列）开发板，采用软硬件协同的设计 方法，设计了障碍物距离测量系统的软硬件。系统为智能小车平台提供了完整的距离测量服务，测距范围能够达到2cm~4.5m，精度可达0.2cm。该设计包含从底层硬件电路设计、可编程逻辑ip（intellectualproperty）核设计、到linux设备驱动的设计全部流程，对于在zynq⁃7000fpga上软硬件从事开发的人员有一定的参考价值。
随着集成电路的制造和应用技术的快速发展，嵌入式系统的性能也不断提升，已经被广泛应用于工业控制、航空航天、军事以及消费电子等领域。在硅工艺的发展以及市场推动下，xilinx公司推出了基于7系列fpga的新一代全可编程（allprogrammable）zynq⁃7000系列产品。该系列产品，集成了嵌入式领域集大成者——双核arm cortexa9处理器和7系列28nm工艺fpga芯片。zedboard正是这样一款基于zynq⁃7000产品的实验 开发板卡，提供了软件和硬件设计的更多可能。本文基于目前fpga业界最先进的zedboard fpga（现场可编程逻辑阵列）开发板，从底层硬件电路设计、可编程逻辑ip（intellectualproperty）核设计、到linux设备驱动的设计，实现了障碍物距离测量的软硬件系统，并在智能小车平台上，实现了距离测量服务。该方法对于在zynq⁃7000fpga上软硬件的开发具有指导作用。
1、系统设计 传统上，fpga中嵌入处理器内核，都是以fpga为 主、处理器为辅，设计思路以可编程逻辑为主。然而新一代全可编程的zynq⁃7000采取不同的思路，它是以处理器为主，fpga为辅。fpga变成了arm处理器的一个协处理器[1]。图1为zynq⁃7000soc芯片的结构图。 简单来说，zynq由ps和pl两部分组成：ps（pro⁃cessingsystem，处理系统）相当于一片arm芯片，而pl （programmablelogic，可编程逻辑）相当于一片fpga芯片。
图1：zynq结构图
ps系统结构为：双核a9处理器，其是整个平台的控制中心，处理速度高达1ghz，可通过neon扩展及单精度浮点单元进行增强，拥有32kb指令及数据l1 缓存，统一的512kbl2缓存和256kb片上存储器；存储接口，用以管理片内系统的存储状态，包含ddr3，ddr2和lpddr2动态存储控制器和两个qspi，nandflash及norflash控制器；通用外设，ps中的通用外设是arm直接和外部设备通信的接口，含spi，i2c， can，uart，gpio，usb2.0等；其他组成部分。
pl部分结构为：低功耗可编程逻辑，包含28k~ 350k个逻辑单元，240k~2180k可扩展式blockram和80~900个dspslice；xadc，为pl内置的12b模/数转换器；通用/定制外设，pl中的外设是pl中的器件和 外部通信的接口。在arm接口不够用时，可以利用pl的外设接口。ps和pl之间的数据交互，则是通过axi（advancedextensibleinterface）接口实现的。具体有：高性能axi接口（highperformanceaxislaveports），共4个；通用axi接口，包括两个主设备接口和两个从设备接口，共4个；加速一致性端口，是arm多核架构下定义的一种接口。
根据zynq结构特点，在应用系统结构设计时注意，使用由zynq这样一款功能强大的soc芯片，与一般的arm芯片不同，与常用的fpga，更存在区别。它要求 硬件和软件之间进行协同设计，共同实现既定的性能指标要求。在soc设计中，ip（intellectualproperty，知识产权）核重用技术是一个很重要的概念，它是软硬件协同设计的关键，通过标准化ip核可以实现模块复用，可以完成大规模的、复杂的soc设计[3]。
本文以一个超声波测距系统为例，介绍如何在zynqsoc上，定制ip、设计linux设备驱动等，并完整的阐述了从硬件到软件的设计流程。设计的系统结构如图2所示。ps上，运行linux操作系统，为linaroubuntu发行版。根据文献[2]的指导操作，使用xilinx公司的开发软件完成配置，使ps可以运行操作系统。
图2：系统结构图
pl部分按照系统控制的需求进行定制。设计基于 xilinxaxi总线的超声波处理外设ip核，与外部的超声波发射和接收电路交互。在linux操作系统下，这个ip核就成为了一个设备，这就需要编写相应的设备驱动程序，实现超声波测距功能的封装。
2、 主要模块设计 2.1 超声波测距模块
该模块基本工作原理是：通过超声波发射探头，发射频率为40khz的超声波信号；当超声波信号遇到障碍物时，会发生反射；当超声波接收探头接收到40khz频率附近的声波信号时，经过信号调理电路；再通过系统计算接收与发射之间的时间差计算障碍物距离。
图3测距模块
设计中共使用到了三个相同测距模块，分别测量三个不同的方向上障碍物距离。测距模块分为超声波发射部分和接收部分，模块的电路结构如图4所示。具体是采用hc⁃sr04超声波测距模块，进行硬件设计[6]。该电路的对外接口为触发（trig）控制端和回响（echo）信号接收端。通过i/o口trig触发测距，提供了一个10ms以上的高电平触发信号，该模块将发出8个40khz的方波用于探测，并自动检测是否有回波信号。一旦检测到有回波信号则通过i/o口echo输出一个高电平回响信号，且回响信号的高电平时间th（单位：ms）即高电平持续的时间与所测的距离s成正比。其对应关系为：
式中：s为测试距离；th为高电平时间（单位：s）；v为声速340m/s。
发射部分：利用串口转换芯片的升压功能，采用max232将输入jn1和jn2的3.3vttl电平转换，得到5v电平。它激励超声波发射探头的信号压差为10v， 发出40khz的超声波。如图4所示。
图4 发射电路
接收部分：对回波信号进行滤波、放大处理。接收电路图如图5所示。其中net9为控制接收电路工作的使能端口，net10为接收电路工作且接收到了回波信号时的响应信号。
图5： 接收电路图
2.2 ip核设计
使用xilinx的设计工具xps（xilinxplatformstudio） 建立ip的流程，新建一个ultrasonic（超声波）ip核模块。该ip核的模块结构如图2所示中的超声波处理外设部分，其中triggercounter，clockgen和echocounter使用veriloghdl实现。根据超声波测距模块的测距时序要求，设计触发和回响信号的逻辑，由triggercounter和echocounter实现。最终将测量到的数据放到axi4定义的寄存器中，使处理器能从axi总线上读取数据。本ip核有4个寄存器（reg0~reg3），与axi4总线相连，用户可以通过这4个寄存器控制发射超声波，获取测量的距离。其中，reg0的功能是使能一次测距以及三个方向上测量完毕标志，图6为reg0寄存器映射表；reg1~reg3为计数后计算得到的三个方向上超声波测量到的距离数值。将设计的ip核添加到xps工程中去，分配得到的地址空间为0x6e000000~0x6e00ffff。
图6：reg0寄存器映射表
2.3 linux驱动设计
linux设备驱动分为三类：字符设备、块设备和网络 设备。在这里需要编写的是一个字符设备[5]。另外，编写的设备将通过模块化的方式加载到操作系统中，而不是静态编译到内核中。驱动程序在交叉编译环境下，进 行模块化编译。得到以.ko为扩展名的驱动文件，使用 insmod和rmmod进行加载或者卸载，同时也可以通过lsmod查看是否已被加载。
建立一个ultrasonic_driver.c文件，使用交叉编译环 境进行编译，得到对应的可加载文件ultrasonic_driver.ko。在ultrasonic_driver.c中声明设备名称和模块的物理地址，该物理地址对应于xps中建立的嵌入式系统的地址。具体如下：
#definedevice_nameultrasonic_moudle#defineultrasonic_moudle_phy_addr0x6e000000
该设备驱动的主要函数有：设备初始化ultrason⁃ic_driver_module_init（）；三个方向上的距离测量函数，sys_ultrasonic_front_get（），sys_ultrasonic_right_get（）和sys_ultrasonic_left_get（）；设备注销ultrasonic_driv⁃ er_module_exit（）。
（1）设备初始化函数，完成注册信息，当进行ins⁃mod操作时，操作系统会自动调用初始化函数，完成各 项信息的注册。而设备注销操作，与它相反，不做赘述。该初始化函数中，需要完成如下工作[4]：内核注册设备驱动；创建ultrasonic_driver设备类；为ultrasonic_driver设备类创建一个ultrasonic_driver_device设备；为设备创建以下几个文件：dev_attr_ultrasonic_trigger，dev_attr_ultra⁃sonic_front，dev_attr_ultrasonic_right，dev_attr_ultrason⁃ic_left，分别对应三个方向上的距离数值；将模块的物理基地址映射到虚拟地址上；同时将其他几个寄存器地址计算得到虚拟地址；打印调试信息，表明完成初始化工作。
（2）距离测量函数，以前向（front）测距为例，另外两个方向（right，left）上类似。linux中，sysfs是一种基于ram的文件系统，它提供了一种用于向用户空间展现内核空间里的对象、属性和链接。sysfs与kobject层次紧密相连，它将kobject层次关系表现出来，使得用户空间 可以看见这些层次关系。可以通过cat和echo接口命令来读/写sysfs。使用函数宏device_attr创建接口如下：
staticdevice_attr（ultrasonic_front，s_irusr|s_iwusr，null，sys_ultrasonic_front_get）；
device_attr宏声明有4个参数，分别是名称、权 限位、读函数、写函数。其中读函数和写函数是读/写功能函数的函数名。这样对ultrasonic_front创建一个写函 数sys_ultrasonic_front_get，其流程图如图7所示。
图7：sys_ultrasonic_front_get流程图
进入函数，首先会打印一条调试信息；然后向reg0（ultrasonic_trigger_addr）上写入使能，使开始发射超声波；循环检测reg0的bit1，查看数据是否有效；如果数据有效，则读取出reg1（ultrasonic_front_addr）上的数据值，并打印出来。完成一次读取操作。 完成以上设备驱动设计后，使用配置好的交叉编译环境，将该驱动代码编译为ultrasonic_driver.ko文件。将该文件放入启动的sd卡中。
3系统测试 对xps构建的系统，建立u⁃boot引导，编译配置内 核源码，编译设备树，并制作根文件系统，制作ramdisk镜像文件，得到所有的文件zimage，devicetreee.dtb，ram⁃disk8m.img.gz，boot.bin。放入zedboard板的sd卡中，同时也将ultrasonic_driver.ko文件放入sd卡，上电启动，直至完成。
在连接到zedboard串口的超级终端下，挂载sd，执行如下步骤：
mount/dev/mmcblk0p1/mnt //挂载sd卡
cd/mnt//进入sd卡目录
insmod./ultrasonic_driver.ko//加载ultrasonic_driver.ko模块
dmesg//查看加载打印信息lsmod//查看加载的模块
cd/sys/class/ultrasonic_driver/ultrasonic_driver
//进入创建的设备目录，sysfs下
catultrasonic_front//读取一次前向超声波测量距离
catultrasonic_right//读取一次右边超声波测量距离
catultrasonic_left//读取一次左边超声波测量距离
系统测试后可以在终端里看到打印的加载信息“ul⁃trasonicdriverinitialsuccessfully!”和读取到的测量距离数值。调整超声波探头前方障碍物距离，还可以得到不同的距离值，最终，实现的距离测量能够达到2cm~4.5m 的范围，精度可达0.2cm。
4结语 本文基于fpga业界最先进的芯片zynq以及开发平台zedboard，融合软硬件设计，从底层的各功能电路设计，veriloghdl代码编写，verilogip核设计，到linux设备驱动设计，完成了整个设计流程，在智能小车平台上实现了在linux系统中利用超声波测距的功能，达到2cm~ 4.5m的测距范围，精度达0.2cm，为上层应用提供了支撑服务。该系统设计对基于zynq⁃7000fpga上的开发的多个方面（例如，对arm+fpga应用设计的理解、软硬件结合的设计方法；xilinx下axi4⁃lite总线的ip核设计；linux字符设备驱动设计）有指导性意义。
参 考 文 献
[1]xilinxinc.zynq⁃7000allprogrammablesoctechnicalreference manual，v1.6.1[db/ol].[2013⁃04⁃17].http：//www.xilinx.com/sup⁃ port/documentation/user_guides/ug585⁃zynq⁃7000⁃trm.pdf.
[2]陆佳华，江舟，马岷.嵌入式系统软硬件协同设计实战指南：基于xilinxzynq[m].北京：机械工业出版社，2013.
[3]李洪涛，顾陈，朱晓华.fpga技术开发（高级篇）[m].北京：国防工业出版社，2013.
[4]章立生，韩承德.soc芯片设计方法及标准化[j].计算机研究与 发展，2002，39（1）：1⁃8.
[5]kroah⁃hartmancr.linux设备驱动程序[m].魏永明，耿 岳，钟书毅，译.3版.北京：中国电力出版社，2005.
[6]深圳市捷深科技有限公司.hc⁃sr04超声波测距模块说明书 [db/ol].[2014⁃04⁃10].
照明工程如何构建设计的整体协调性
英伟达似乎并不在意和特斯拉保持“若即若离的关系”
全部停产！百年车企丑闻不断！
智能手机市场争夺战愈发的激烈，OPPO与vivo之争出现火星
芯片GD32与以太网芯片的坑
基于Xilinx Zynq的物距测量系统设计与实现
二极管种类和型号大全，厂家东沃，超齐全
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哪个牌子的骨传导耳机好、骨传导耳机品牌推荐
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视频监控、门禁对讲、防盗报警是民用安防市场的三大支柱
智慧灯杆网关路灯照明组网管控应用
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什么是RS触发器,RS触发器的工作原理是什么?
精致面板与S120直接通讯网络结构图文详解
汽车整车性能检测系统的设计
三菱plc编程学习线路的总结
迪拜为公共交通引入面部识别系统来增强安全性
随着集成电路的制造和应用技术的快速发展，嵌入式系统的性能也不断提升，已经被广泛应用于工业控制、航空航天、军事以及消费电子等领域。在硅工艺的发展以及市场推动下，xilinx公司推出了基于7系列fpga的新一代全可编程（allprogrammable）zynq⁃7000系列产品。该系列产品，集成了嵌入式领域集大成者——双核arm cortexa9处理器和7系列28nm工艺fpga芯片。zedboard正是这样一款基于zynq⁃7000产品的实验 开发板卡，提供了软件和硬件设计的更多可能。本文基于目前fpga业界最先进的zedboard fpga（现场可编程逻辑阵列）开发板，从底层硬件电路设计、可编程逻辑ip（intellectualproperty）核设计、到linux设备驱动的设计，实现了障碍物距离测量的软硬件系统，并在智能小车平台上，实现了距离测量服务。该方法对于在zynq⁃7000fpga上软硬件的开发具有指导作用。
1、系统设计 传统上，fpga中嵌入处理器内核，都是以fpga为 主、处理器为辅，设计思路以可编程逻辑为主。然而新一代全可编程的zynq⁃7000采取不同的思路，它是以处理器为主，fpga为辅。fpga变成了arm处理器的一个协处理器[1]。图1为zynq⁃7000soc芯片的结构图。 简单来说，zynq由ps和pl两部分组成：ps（pro⁃cessingsystem，处理系统）相当于一片arm芯片，而pl （programmablelogic，可编程逻辑）相当于一片fpga芯片。
图1：zynq结构图
ps系统结构为：双核a9处理器，其是整个平台的控制中心，处理速度高达1ghz，可通过neon扩展及单精度浮点单元进行增强，拥有32kb指令及数据l1 缓存，统一的512kbl2缓存和256kb片上存储器；存储接口，用以管理片内系统的存储状态，包含ddr3，ddr2和lpddr2动态存储控制器和两个qspi，nandflash及norflash控制器；通用外设，ps中的通用外设是arm直接和外部设备通信的接口，含spi，i2c， can，uart，gpio，usb2.0等；其他组成部分。
pl部分结构为：低功耗可编程逻辑，包含28k~ 350k个逻辑单元，240k~2180k可扩展式blockram和80~900个dspslice；xadc，为pl内置的12b模/数转换器；通用/定制外设，pl中的外设是pl中的器件和 外部通信的接口。在arm接口不够用时，可以利用pl的外设接口。ps和pl之间的数据交互，则是通过axi（advancedextensibleinterface）接口实现的。具体有：高性能axi接口（highperformanceaxislaveports），共4个；通用axi接口，包括两个主设备接口和两个从设备接口，共4个；加速一致性端口，是arm多核架构下定义的一种接口。
根据zynq结构特点，在应用系统结构设计时注意，使用由zynq这样一款功能强大的soc芯片，与一般的arm芯片不同，与常用的fpga，更存在区别。它要求 硬件和软件之间进行协同设计，共同实现既定的性能指标要求。在soc设计中，ip（intellectualproperty，知识产权）核重用技术是一个很重要的概念，它是软硬件协同设计的关键，通过标准化ip核可以实现模块复用，可以完成大规模的、复杂的soc设计[3]。
本文以一个超声波测距系统为例，介绍如何在zynqsoc上，定制ip、设计linux设备驱动等，并完整的阐述了从硬件到软件的设计流程。设计的系统结构如图2所示。ps上，运行linux操作系统，为linaroubuntu发行版。根据文献[2]的指导操作，使用xilinx公司的开发软件完成配置，使ps可以运行操作系统。
图2：系统结构图
pl部分按照系统控制的需求进行定制。设计基于 xilinxaxi总线的超声波处理外设ip核，与外部的超声波发射和接收电路交互。在linux操作系统下，这个ip核就成为了一个设备，这就需要编写相应的设备驱动程序，实现超声波测距功能的封装。
2、 主要模块设计 2.1 超声波测距模块
该模块基本工作原理是：通过超声波发射探头，发射频率为40khz的超声波信号；当超声波信号遇到障碍物时，会发生反射；当超声波接收探头接收到40khz频率附近的声波信号时，经过信号调理电路；再通过系统计算接收与发射之间的时间差计算障碍物距离。
图3测距模块
设计中共使用到了三个相同测距模块，分别测量三个不同的方向上障碍物距离。测距模块分为超声波发射部分和接收部分，模块的电路结构如图4所示。具体是采用hc⁃sr04超声波测距模块，进行硬件设计[6]。该电路的对外接口为触发（trig）控制端和回响（echo）信号接收端。通过i/o口trig触发测距，提供了一个10ms以上的高电平触发信号，该模块将发出8个40khz的方波用于探测，并自动检测是否有回波信号。一旦检测到有回波信号则通过i/o口echo输出一个高电平回响信号，且回响信号的高电平时间th（单位：ms）即高电平持续的时间与所测的距离s成正比。其对应关系为：
式中：s为测试距离；th为高电平时间（单位：s）；v为声速340m/s。
发射部分：利用串口转换芯片的升压功能，采用max232将输入jn1和jn2的3.3vttl电平转换，得到5v电平。它激励超声波发射探头的信号压差为10v， 发出40khz的超声波。如图4所示。
图4 发射电路
接收部分：对回波信号进行滤波、放大处理。接收电路图如图5所示。其中net9为控制接收电路工作的使能端口，net10为接收电路工作且接收到了回波信号时的响应信号。
图5： 接收电路图
2.2 ip核设计
使用xilinx的设计工具xps（xilinxplatformstudio） 建立ip的流程，新建一个ultrasonic（超声波）ip核模块。该ip核的模块结构如图2所示中的超声波处理外设部分，其中triggercounter，clockgen和echocounter使用veriloghdl实现。根据超声波测距模块的测距时序要求，设计触发和回响信号的逻辑，由triggercounter和echocounter实现。最终将测量到的数据放到axi4定义的寄存器中，使处理器能从axi总线上读取数据。本ip核有4个寄存器（reg0~reg3），与axi4总线相连，用户可以通过这4个寄存器控制发射超声波，获取测量的距离。其中，reg0的功能是使能一次测距以及三个方向上测量完毕标志，图6为reg0寄存器映射表；reg1~reg3为计数后计算得到的三个方向上超声波测量到的距离数值。将设计的ip核添加到xps工程中去，分配得到的地址空间为0x6e000000~0x6e00ffff。
图6：reg0寄存器映射表
2.3 linux驱动设计
linux设备驱动分为三类：字符设备、块设备和网络 设备。在这里需要编写的是一个字符设备[5]。另外，编写的设备将通过模块化的方式加载到操作系统中，而不是静态编译到内核中。驱动程序在交叉编译环境下，进 行模块化编译。得到以.ko为扩展名的驱动文件，使用 insmod和rmmod进行加载或者卸载，同时也可以通过lsmod查看是否已被加载。
建立一个ultrasonic_driver.c文件，使用交叉编译环 境进行编译，得到对应的可加载文件ultrasonic_driver.ko。在ultrasonic_driver.c中声明设备名称和模块的物理地址，该物理地址对应于xps中建立的嵌入式系统的地址。具体如下：
#definedevice_nameultrasonic_moudle#defineultrasonic_moudle_phy_addr0x6e000000
该设备驱动的主要函数有：设备初始化ultrason⁃ic_driver_module_init（）；三个方向上的距离测量函数，sys_ultrasonic_front_get（），sys_ultrasonic_right_get（）和sys_ultrasonic_left_get（）；设备注销ultrasonic_driv⁃ er_module_exit（）。
（1）设备初始化函数，完成注册信息，当进行ins⁃mod操作时，操作系统会自动调用初始化函数，完成各 项信息的注册。而设备注销操作，与它相反，不做赘述。该初始化函数中，需要完成如下工作[4]：内核注册设备驱动；创建ultrasonic_driver设备类；为ultrasonic_driver设备类创建一个ultrasonic_driver_device设备；为设备创建以下几个文件：dev_attr_ultrasonic_trigger，dev_attr_ultra⁃sonic_front，dev_attr_ultrasonic_right，dev_attr_ultrason⁃ic_left，分别对应三个方向上的距离数值；将模块的物理基地址映射到虚拟地址上；同时将其他几个寄存器地址计算得到虚拟地址；打印调试信息，表明完成初始化工作。
（2）距离测量函数，以前向（front）测距为例，另外两个方向（right，left）上类似。linux中，sysfs是一种基于ram的文件系统，它提供了一种用于向用户空间展现内核空间里的对象、属性和链接。sysfs与kobject层次紧密相连，它将kobject层次关系表现出来，使得用户空间 可以看见这些层次关系。可以通过cat和echo接口命令来读/写sysfs。使用函数宏device_attr创建接口如下：
staticdevice_attr（ultrasonic_front，s_irusr|s_iwusr，null，sys_ultrasonic_front_get）；
device_attr宏声明有4个参数，分别是名称、权 限位、读函数、写函数。其中读函数和写函数是读/写功能函数的函数名。这样对ultrasonic_front创建一个写函 数sys_ultrasonic_front_get，其流程图如图7所示。
图7：sys_ultrasonic_front_get流程图
进入函数，首先会打印一条调试信息；然后向reg0（ultrasonic_trigger_addr）上写入使能，使开始发射超声波；循环检测reg0的bit1，查看数据是否有效；如果数据有效，则读取出reg1（ultrasonic_front_addr）上的数据值，并打印出来。完成一次读取操作。 完成以上设备驱动设计后，使用配置好的交叉编译环境，将该驱动代码编译为ultrasonic_driver.ko文件。将该文件放入启动的sd卡中。
3系统测试 对xps构建的系统，建立u⁃boot引导，编译配置内 核源码，编译设备树，并制作根文件系统，制作ramdisk镜像文件，得到所有的文件zimage，devicetreee.dtb，ram⁃disk8m.img.gz，boot.bin。放入zedboard板的sd卡中，同时也将ultrasonic_driver.ko文件放入sd卡，上电启动，直至完成。
在连接到zedboard串口的超级终端下，挂载sd，执行如下步骤：
mount/dev/mmcblk0p1/mnt //挂载sd卡
cd/mnt//进入sd卡目录
insmod./ultrasonic_driver.ko//加载ultrasonic_driver.ko模块
dmesg//查看加载打印信息lsmod//查看加载的模块
cd/sys/class/ultrasonic_driver/ultrasonic_driver
//进入创建的设备目录，sysfs下
catultrasonic_front//读取一次前向超声波测量距离
catultrasonic_right//读取一次右边超声波测量距离
catultrasonic_left//读取一次左边超声波测量距离
系统测试后可以在终端里看到打印的加载信息“ul⁃trasonicdriverinitialsuccessfully!”和读取到的测量距离数值。调整超声波探头前方障碍物距离，还可以得到不同的距离值，最终，实现的距离测量能够达到2cm~4.5m 的范围，精度可达0.2cm。
4结语 本文基于fpga业界最先进的芯片zynq以及开发平台zedboard，融合软硬件设计，从底层的各功能电路设计，veriloghdl代码编写，verilogip核设计，到linux设备驱动设计，完成了整个设计流程，在智能小车平台上实现了在linux系统中利用超声波测距的功能，达到2cm~ 4.5m的测距范围，精度达0.2cm，为上层应用提供了支撑服务。该系统设计对基于zynq⁃7000fpga上的开发的多个方面（例如，对arm+fpga应用设计的理解、软硬件结合的设计方法；xilinx下axi4⁃lite总线的ip核设计；linux字符设备驱动设计）有指导性意义。
参 考 文 献
[1]xilinxinc.zynq⁃7000allprogrammablesoctechnicalreference manual，v1.6.1[db/ol].[2013⁃04⁃17].http：//www.xilinx.com/sup⁃ port/documentation/user_guides/ug585⁃zynq⁃7000⁃trm.pdf.
[2]陆佳华，江舟，马岷.嵌入式系统软硬件协同设计实战指南：基于xilinxzynq[m].北京：机械工业出版社，2013.
[3]李洪涛，顾陈，朱晓华.fpga技术开发（高级篇）[m].北京：国防工业出版社，2013.
[4]章立生，韩承德.soc芯片设计方法及标准化[j].计算机研究与 发展，2002，39（1）：1⁃8.
[5]kroah⁃hartmancr.linux设备驱动程序[m].魏永明，耿 岳，钟书毅，译.3版.北京：中国电力出版社，2005.
[6]深圳市捷深科技有限公司.hc⁃sr04超声波测距模块说明书 [db/ol].[2014⁃04⁃10].
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