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1、30年-我与赛灵思FPGA的故事 ”: ZYNQ -7000使用总结(1) 概述2015-01-21 15:07 3496人阅读 评论 (0)举报分类：FPGA （ 15 ）由allan于 星期四, 06/19/2014 - 17:03发表因为马上要离职的原因，需要将一些东西整理一下做交接。就将Xilinx ZYNQ-7000的使用经验做一下总结，希望对刚接触的人有一点帮助。需要说明的是，在接触到ZYNQ-7000之前，我并没有做过FPGA 的设计，这一部分的基础可以说是零。而这一年的工作重心也并不是FPGA设计，所以这一系列文章的重点是工具的使用，以及ZYNQ-7000的设计流程，而不是具体
2、如何设计。该系列文章的硬件平台是：ZC702（ XC7Z020-1CLG484CES）。所用软件包括：PlanAhead、Xilinx Platform Studio、Xilinx Software Development Kit，版本均为14.4 。串口工具为Tera Term。ZYNQ-7000是Xilinx推出的一款全可编程片上系统（All Programmable SoC），该芯片集成了ARM Cortex A9双核与FPGA ，所以ZYNQ是一款SoPC芯片。其 架构 如下图：图中的 Processing System（一般简称为PS）即为处理器（ARM Cortex A9 MPCo
3、re）部分，里面资源非常的丰富，具体可参看Xilinx 官方文档。 Programmable Logic（一般简称为 PL）即可编程部分（FPGA ），该部分的资源随SoC 芯片级别高低不同而不同，最低的是 Artix-7 （ Zynq-7010和 Zynq-7020），最高的是 Kintex-7 （ Zynq-7030和 Zynq-7045）。当然，后续可能SoC 中的 FPGA 会使用更高的Virtex系列，这个就不得而知了。PS 和 PL 的关系：PS 的实质就是一个 ARM Cortex A9 MPcore，所以如果我们不使用可编程部分，我们完全可以只使用 PS 部分。也就是说，对于Z
4、YNQ 芯片， PS 部分可以完全独立使用，不依赖PL部分。PL 部分的实质是 Xilinx FPGA 。在 ZYNQ 中，我们可以把PL 看成是 PS 的另一个具有可重配置特点的 “外设”，它可以作为 PS 部分的一个从设备，受ARM 处理器控制。 比如 ARM（PS）的串口数量不够时， 以太网接口不够时， 或者需要视频接口时都可以用PL 部分扩展。当然我们也可以把 PL 部分看成一个不受 ARM 处理器控制，与 ARM 处理器对等的主设备，主动完成与外部芯片、接口的数据交互。更甚至PL 部分也可以作为整个系统的主设备，主动从 APU 部分的存储器中获取、存储数据，并可控制ARM 处理器的运
5、算。所以，理论上PL 部分也可以像 PS 部分那样独立运行。 但限制是必须使用JTAG 接口对 PL 部分进行配置。如果没有 JTAG 接口，就无法独立运行，因为ZYNQ的 PS 部分和 PL 部分都必须依靠PS来完成芯片的初始化配置。随着嵌入式系统越来越复杂，功能越来越强大，往往在设计中既需要非常灵活的FPGA ，又需要处理器去做一些控制，以及配合操作系统 使用。传统的方法是使用一个FPGA 芯片和一个处理器芯片，比如 FPGA+ARM这种模式。不过在这种模式中，FPGA 和 ARM 之间的通信往往会成为系统的瓶颈。 但在 ZYNQ7000中，将 FPGA 和 ARM 集成在一个芯片内部，两
6、者之间的通信使用 AXI_HP 、 AXI_GP 、 AXI_ACP 三种接口通信，带宽可达吉比特，基本上不会存在二者通信带宽不足的问题。当然，传统上也有在FPGA 上实现一个软核（比如Altera 的 Nios II ， Xilinx 的 Picoblaze 、 Micoblaze等），这样对于一些对处理器要求不高的场合是可以胜任的，但如果对于处理器要求比较高的场景，这种软核的性能往往是捉襟见肘。而且软核会占用一部分PFGA 的资源。所以 ZYNQ 系列实现 FPGA 和硬核的集成，对于 嵌入式开发 设计可以说是具有里程碑意义的一件事。Xilinx为 ZYNQ的开发提供了三个主要软件：Pla
7、nAhead、Xilinx Platform Studio（ XPS）、Xilinx Software Development Kit（ SDK ）。当然，关于这三个软件的定位以及作用，Xilinx以及网上都有很详细很官方的说明，我就不赘述了。我个人理解PlanAhead就是做整个硬件环境搭建，系统集成的。XPS 可以从 PlanAhead直接调用，主要用于处理器部分的开发设计。 SDK 是 Xilinx 对 Eclipse 的改装，主要用于软件部分的设计。当然，目前Xilinx 已经推出了新一代的设计软件Vivado ，详情可参加Xilinx官网。当然， ZYNQ 系列的芯片本身的设计与结构就很复杂，其涉及到的技术更是非常之多，因为本系列文章的定位，不会对这些进行总结。 而且其实也没有必要，这些东西都可以在Xilinx官方提供的文档中找到。我只会总结一些文档中没有提到的，或者没有系统概括总结的东西。PS：该系列文章不涉及任何与我具体工作内容有关的东西，也请勿问
我与赛灵思FPGA的故事”ZYNQ使用总结概述
