zynq-7000是第一代可扩展处理平台(extensible processing platform,epp),同时具有软件可编程、硬件可编程、io可编程的特性,为此xilinx强调了“all programmable的”概念。下面对其做一简要介绍,便于读者建立初步框架。
zynq芯片内包含一个丰富特性的基于双核arm cortex-a9的处理子系统(processing system,ps)和xilinx 28nm可编程逻辑(programmable logic,pl)。ps除了核心外还包括片上存储器、外部存储器接口以及大量外设连接接口。【引用:zynq-7000 overview】
ps部分资源情况如下图
pl部分资源情况如下图
利用arm,我们可以做嵌入式操作系统相关的任务,如图形界面、用户输入、网络、ddr3控制、java代码执行等,由于arm本身具有丰富的外设接口,而且支持多级流水线,处理这些事务游刃有余,但对于计算量较大的应用却捉襟见肘,因为arm本身还是典型的串行处理器,不适合做大数据、实时性较高的处理任务。fpga恰好弥补了这一点,利用可编程逻辑可以实现并行处理,只要逻辑资源够用,我们可以采用以空间换时间的策略,使多个计算单元同时进行,可大大缩短处理时间。举个例子,从上面pl资源看到,xc7z020内部有220个dsp slice,如果做25*18的乘加运算,ps时钟600mhz,pl时钟150mhz,理论上可以实现220/4=55倍加速。对于大计算量的应用是非常可观的一个加速比指标。
下面对zed-board做一个简要介绍。
zed-board是digilent推出的一款低成本(avnet只需要395美元)的xilinx zynq-7000 epp开发板,包括了建立基于linux,android,windows或其他操作系统(实时操作系统)设计的所有必备材料。板卡上提供了几个扩展连接器,将ps和pl的io留出,便于用户扩展设计。利用zynq-7000 epp中arm双核与7系列可编程逻辑紧密耦合的特性,可以创建独特和强大的设计。官网 ,用户可以下载相应参考设计。【参考:zed-board产品简介】
特征:
芯片采用zynq-7000 epp xc7z020-clg484-1
存储器:512mb ddr3;256mb quad-spi flash;4gb sd card;
板载usb-jtag编程接口;
10/100/1000 以太网接口;
usb otg2.0接口;
usb-uart接口;
扩展接口(fmc,pmod,xadc)
显示器接口(1080p hdmi,8位vga,128*32 oled)
i2s音频解码器;
面向应用:
1. 视频处理;
2. 电机控制;
3. 软件加速;
4. linux/android/rtos 开发;
5. 嵌入式arm处理;
6. 通用zynq-7000 epp原型设计;
板卡结构框图如下所示:
嵌入式MCU在加速设计的同时支持创新应用的各种功能
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