第1章
将你的ZED板卡用起来
欢迎大家来到Zynq的世界。对于这块业界首款ARM Cortex-A9双核与FPGA紧密融合的全可编程片上系统（All Programmable SoC），大家一定期待已久了。那么这款颠覆性构架的芯片到底能给我们带来怎样的惊喜呢？本章将通过两个简单的例子，使大家对Zynq的能力有一个大致的认识。还等什么，拿起你的ZedBoard跟我来吧。
1.1 GPIO LED动手玩
通常情况下，第一个实验的例子总是从如何点亮LED开始，ZedBoard也是如此，但是如果细心观察，将会发现特殊之处。在这个实验中，需要准备SD卡读卡器、USB-microUSB线。
1.1.1 安装SD卡
将Zedboard中的SD卡拔出，插入PC后格式化。在本书网盘或GitHub第1章路径中找到BOOT.BIN文件，将其复制到SD卡中。卸载SD卡，将其插入到ZedBoard上的SD卡插槽中。（注意：不要重命名BOOT.BIN文件，其后的章节会解释具体原因。）
1.1.2 跳线与外设连接
图1-1 SD卡启动跳线设置
在ZedBoard板卡的右上方可以找到五个跳线帽，这是用于设置ZedBoard的启动模式的，将五个跳线帽按如图1-1所示进行设置，表示其将从SD卡启动。
使用USB-microUSB线将ZedBoard与PC相连。注意，ZedBoard的连接口为板卡左上方的UART接口。打开串口监视软件（TeraTerm），设置参数如下：波特率115200，数据位8，停止位1，无奇偶校验位，无硬件控制流。
1.1.3 演示操作
打开串口终端及ZedBoard电源开关。Zynq将会根据启动模式设置其自动从SD卡中启动，并显示如图1-2所示的打印信息。
图1-2 SD卡启动后串口的打印信息
利用超级终端输入“1”，进入正常GPIO输入模式。此时，在ZedBoard上按下BTNU按键，LD9将会熄灭若干秒后亮起。
LED的实验到这里就结束了。如果仔细观察串口打印信息，你可能会感到疑惑：什么是普通的GPIO，难道还有不普通的GPIO么？EMIO又是什么东西呢？保持疑惑，在后面的章节中，我们将会一一解答。
1.2 Linaro Ubuntu动手玩
是不是觉得第一个实验太简单了，不能展现ZedBoard的魅力？那么下面这个实验将展现出ARM Cortex-A9双核的能力。在这个演示中，需要准备一台装有Linux系统的PC、HDMI线（或者HDMI-DVI线）、具有HDMI或DVI输入接口的显示器、USB Hub、网线、USB鼠标、USB键盘、USB摄像头（可选）。什么？你不会Linux，那可糟糕啦！众所周知ARM+Linux的嵌入式应用早已经铺天盖地地进入市场，就连炙手可热的Android也是基于Linux内核。来吧，打开你的电脑，装一个Linux跟我们一起玩吧！关于Linux系统版本的选择，本书推荐使用Ubuntu 12.04，这是一个LTS版本，对于日常开发使用而言足矣。如果不想安装双系统，那么可以先装一个虚拟机，比如VirtualBox，然后再安装Linux，一样可以和我们一起玩。
1.2.1 SD卡分区
在ZedBoard中自带SD卡的容量是4GB，当然更大容量的SD卡也同样可以。将SD卡格式化后，分为两个分区：FAT格式分区（500MB）和EXT4分区（至少3GB）。在Ubuntu 12.04环境下，可以使用Disk Unity工具实现。
首先将一张新SD卡挂载到Linux系统中，打开Disk Unity软件，单击USB Mass Storage Device选项，将显示如图1-3所示界面。
图1-3 SD卡挂载至Linux系统
单击Creat Partition选项，首先建立一个大小为500MB的FAT格式分区，具体设置如图1-4所示。
图1-4 设置FAT分区
同样，将剩余空间建立为EXT4格式的分区，具体设置如图1-5所示。
图1-5 设置EXT4分区
分区完成后，其分区结果如图1-6所示。
图1-6 分区结果
1.2.2 文件复制
在本书网盘对应章节的目录下找到linaro_demo.zip文件并将其解压后，将所有的文件都复制到SD卡的FAT分区下。此时会发现这当中也有一个BOOT.BIN文件。
将SD卡的EXT4分区挂载到/tmp/sd_ext4目录下。可以在Linux操作系统下打开一个命令行终端（Terminal），键入如下命令实现：
Sudo mkdir -p /tmp/sd_ext4 Sudo mount /dev/<SD card ext4 partition> /tmp/sd_ext4
在本书网盘对应章节的目录下找到linaro-o-ubuntu-desktop-tar-20111219-0.tar.gz文件将其复制到tmp目录下，并解压到sd_ext4中。以上操作可以使用如下命令实现。
Sudo cp linaro-o-ubuntu-desktop-tar-20111219-0.tar.gz /tmp/ cd /tmp Sudo tar zxf linaro-o-ubuntu-deskopt-tar-20111219-0.tar.gz cd /tmp/binary/boot/filesystem.dir/ sudo rsync -a ./ /tmp/sd_ext4 sudo umount /tmp/sd_ext4
操作完毕后卸载SD卡，并将其拔出。
1.2.3 外设连接
将SD卡插入ZedBoard，连接其他外设。将USB Hub通过USB转接头连上Zedboard的USB OTG，使用USB-microUSB线将ZedBoard与PC相连，将USB键盘、USB鼠标、USB摄像头（可选）接到USB Hub上，插入网线，使用HDMI线连接ZedBoard与显示器并插上电源，至此，外设连接就完成了。具体连接如图1-7所示。
图1-7 ZedBoard外设连接
1.2.4 可演示的效果
打开超级终端（在Linux平台下可以使用minicom）和ZedBoard电源，是不是很奇怪，怎么什么反应都没有？稍等片刻，大约十秒钟后，ZedBoard将亮起一盏蓝灯。这表示Zynq芯片已经完成了自我启动与配置。其后超级终端中将打印出Bootloader、Kernel的启动信息，同时显示器上将出现Linux标示性的logo——企鹅。
大约30秒后，显示器中将出现大家熟悉的Ubuntu登录界面，登录密码为linaro，输入登录密码后即可显示Ubuntu桌面了。其实，运行在ZedBoard上的这个Ubuntu版本是11.04的，也采用了unity界面，和我们使用的PC机一模一样。通过鼠标和键盘，我们可以像使用PC机一样使用它，在我们的一次展会上，拍到了如图1-8所示的一幕，一个小朋友都可以拿起鼠标进行操作了。
图1-8 ZedBoard上Linux运行结果
在上一个实例中，我们使用了串口与实体按键实现了控制板上的一个LED的亮灭。那么Ubuntu环境下，我们能否实现类似的功能呢？当然可以！
在超级终端中键入如下命令：
sudo mkdir /mnt/SD sudo mount /dev/mmcblk0p1 /mnt/SD cd /mnt/SD sudo /mnt/SD/led_test.sh
ZedBoard上的8个LED将会依次亮起，然后依次熄灭。
看到了LED上方的OLED了么？我们一样可以点亮它！只要键入如下命令：
sudo ./oled_test.sh
此时，如图1-9所示，ZedBoard的制造商Digilent公司的logo显示在了OLED上。
图1-9 控制OLED显示
如果有兴趣，可以用vi命令看看这两个脚本究竟做了哪些事情，使得控制外设变得如此简单。
还有更炫的展示！
当确保设备已经安装了USB摄像头，并且已经在Linux上自带了驱动后（检查方法为在/dev目录下查看是否有video0设备）。去Ubuntu在线软件库中下载VLC软件，也可以使用如下命令实现（请保证网络可以正常工作）：
sudo apt-get install vlc
待软件安装完成以后，键入“vlc/dev/video0”，VLC中将会出现摄像头视频的实时显示。
在本章中，我们为大家简单地介绍了两个运行在ZedBoard的实例，展现了Zynq芯片强大的性能。如果已经一步一步完成了如上操作，相信已经亲眼目睹了ZedBoard的魅力所在。当然，也可能充满了疑惑：LED的控制到底是ARM控制的还是FPGA的逻辑实现？为什么Zynq能做高清的显示，里面的显卡在哪里？怎么设计？为什么Linaro Ubuntu启动时要经过这么长时间的FPGA配置才能够启动U-Boot？如果自己做了FPGA的外设，要怎么接入到Linux端？如果你抱有这些疑问，非常好，接下来的章节将一一做出解答。和我们一起开始真正的Zynq学习之旅吧！