闲话Zynq UltraScale+ MPSoC （连载2）——架构和电源要求

--续前文

                                                                                                                                     作者：Hello，Panda

 

Zynq UltraScale+  MPSoC架构

    Xilinx新一代Zynq针对控制、图像和网络应用推出了差异化的产品系，这在Xilinx早期的宣传和现在已经发布的文档里已经说得很清楚了。她的产品系如图2所示。

 

图2 产品表

        从图2看到，这个系列的Zynq算是8核（或9核）异构产品：四核的ARM-CortexA53 CPU、双核的Cortex-R5 RPU、Mali-400 GPU（一个Geometry核，两个像素核）、PL逻辑以及视频编解码器Codec核。

        在表2中，ZU2E、ZU3E为针对控制类应用，逻辑和Block RAM资源较少，没有Video Codec和高速收发器。ZU4E、ZU2E和ZU7E针对视频类应用，有内部的UltraRAM资源、Video Codec和GTH高速收发器。其他型号针对网络应用，除了Video Code没有外，其它高大上的东西都有，比如更高速的收发器GTY，还有150G Interlaken和100G Ethernet  MAC/PCS/RS-FEC等。

         熊猫君是做图像的，下面的描述都是针对图像版的Zynq UltraScale+而言的。

         因为PS部分的资源是固定的，大家都一样，在后面一起说就行。PL部分因为有这三个东西，将使设计如虎添翼：

        a)大量的Block RAM和Ultra RAM资源，小20Mb的内部RAM资源，对分块处理图像，那应该会带来不少的便捷；

        b)Video Code：这个东西是集成在PL侧的硬核，有了它，图像压缩和解压缩都不用愁了；

        c)GTH：PL端集成的GTH收发器，对SDI、DP等图像接口接入那是十分的方便，当然也可以做PCIe咯。

不多说了，熊猫君从Xilinx官方文档UG1085上截一个图来表示这个高大上通用SoC的系统级架构，也就是下面的图3啦。

 

图3  Zynq UltraScale+ MPSoC系统架构图

    当初刚看到这个架构的时候，可高兴坏熊猫宝宝了，一连吃了好几框竹笋才勉强压了惊。冷静之余，还让熊猫君慢慢道来。

    什么16nm级工艺的先进性啊什么什么各种先进技术的应用之类的咱不聊，那是Xilinx的事儿，咱就重点闲掰扯一下这货怎么用。目前熊猫君打算就以下几个方面入手：

     （1）关于硬件设计的：

          a) 电源系统和上电时序；

          b) 启动加载；

          c)  IO资源；

          d) 系统整体性能汇总（根据Xilinx提供的官方资料整理）。

     （2）内部互联结构

          可不要小看了这一部分，这是SoC的核心内容，所以单独拿出来。

     （3）关于软件设计的

          好吧，熊猫君也没有拿到试用版的开发套件，只能根据自己的认识+官方文档聊聊了。

Part1：电源系统

        相比于Zynq-7000，这个电源系统要复杂一些，咱抛开低功耗版本（-L）的不谈，就谈正常情况，PS端也把电源域分成了普通电源域和低功耗电源域，然后PS端的GTR也是单独供电的，还有还有，这个GTR的电压竟然和PL端的GTH完全不同。图4是Zynq-7000和Zynq UltraScale+ MPSoC电源系统的比较。

图 4 电源系统比较

         典型的是，内核电压由1.0V降至0.85V，PS端多了专门的GTR电压。更低的核电压，更多的核消耗和更高的时钟频率意味着更大的电流，预估PL和PS的内核光静态电流就在3A左右。同时新的Zynq UltraScale+ PS端有两个电源域，分别是全功耗电源域和低功耗电源域。二者的PL和PS间都是独立的。

         关于上电顺序，Zynq-7000的要求是：

         a) PS : 先同时上VCCPINT、VCCPAUX和VCCPLL，再上VCCO（MIO、DDR），但VCCO上电延时相对于VCCPAUX有一个必须遵守的最大延迟时间。

         b) PL : 先后依次是VCCINT、 VCCBRAM、 VCCAUX和 VCCO，VCCO上电延时相对于VCCAUX有一个必须遵守的最大延迟时间。

         但是Zynq UltraScale+ MPSoC有不同的要求：

         a) 在PS系统里，必须保证低功耗电源域先上电，待上电完成后再给全功耗系统上电。

         b) 在低功耗电源域内的上电顺序是：VCCPINTLP先上电，然后VCCPAUX、VCCPADC、和VCCPLL没有特别要求，最后给VCCOPIO上电。

         c) 在全功耗电源域内先给VCCPINTFP（VCCPINTFP_DDR）上电，然后VMGTRAVCC、 VCCPLL和 VCCDDRPLL以任何顺序上电，最后是给MGTRAVTT和VCCODDR上电。

         d) PL 上电完全独立，依次是VCCINT、VCCINT_IO/VCCBRAM、VCCAUX/VCCAUX_IO和 VCCO。

 

对Xilinx UltraScale MPSoC感兴趣的同行可加入讨论群300148644进行进一步技术交流。