The Zynq Book读书笔记——1 引言

前言

1. Zynq SoC整合了ARM双核cortex-A9处理器和Xilinx 7系列的FPGA架构，使得它不仅拥有ASIC在功耗、性能和兼容性方面的优势，而且具有FPGA硬件可编程的优点。
   ASIC: Application Specific Integrated Circuit,
   一种为专门目的而设计的集成电路
2. 这是一个既可以软件编程又可以硬件编程的复合设备。

Zynq 的本质特征，是它组合了一个双核Cortex-A9处理器和一个传统的现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array，FPGA）逻辑部件。
在Zynq上，ARM Cortex-A9是一个应用级的处理器，能运行完整的像Linux这样的操作系统，而可编程逻辑是基于Xilinx 7系列的FPGA架构。这个架构实现了工业标准的AXI接口，在芯片的两个部分之间实现了高宽带、低延迟的连接

1.1 Zynq的片上系统

1. SoC的优点：

• 不同的系统单元之间的数据传输更快更安全；
• 有更高的的整体系统速度
• 更低的功耗
• 更小的物理尺寸
• 更好的可靠性

2. 基于ASIC的SoC的主要缺点有：

• 开发时间和成本
• 缺乏灵活性

3. Zynq由两部分组成：一是由双核ARM Cortex-A9构成的处理系统(PS)和一个等价于一片FPGA的可编程逻辑(PL)部分。它还具有集成的存储器、各种外设和高速通信接口。
4. PL部分用来实现高速逻辑、算术和数据流子系统是很理想的，而PS支持软件程序和/或操作系统，这也意味着任何被设计的系统的整个功能可以恰当地在硬件和软件之间作出划分。
5. PL和PS之间的链接采用了工业标准的高级可扩展接口（Advance eXtensible Interface,AXI)连接方式。

1.2 嵌入式SoC的简单剖析

1. 软件系统（软件“栈”）是运行在处理器上的，由应用程序（通常是基于操作系统的）和一个更低的与硬件系统打交道的软件功能层组成的。
2. 外设是处理器之外的功能部件，一般来说从事三种功能之一：

• 协处理器——辅助主处理器的单元，往往是被优化用于特定任务；
• 与外部接口交互的核心，如连接到LED和开关、编解码器等等；
• 额外的存储器单元。

3. PS具有固定的架构，承载力处理器和系统存储区，而PL完全是灵活的，给了设计者一面“空白画布”来创建定制的外设，或重用标准外设。
   
4. 互联是通过连接了PS和PL的AXI接口来实现的。

1.3 设计重用

1. 知识产权（Intellectual Property，IP）功能模块，即外设部件，可以从Xilinx的库获得（随着设计工具提供）来源，也可以从之前的项目中重用，或是从第三方或是开源仓库获得，然后再集成起来形成系统的设计。

1.4 提升抽象层级

1. 以FPGA和Zynq设计来说，高级合成（High Level Sythesis，HLS）的优势在于设计师可以用比传统的寄存器传输级（Register Transfer Level，RTL）方式少的细节数据来创建系统部件，而且不再需要依赖设计工具根据用户所提供的方向来推断逻辑并在可能的地方做优化。

1.5 SoC设计流

1. 和任何世界项目一样，第一个阶段是定义所期望的系统行为，也就是从一系列需求中创建正确的需求规格。
2. 划分了系统之后，软件和硬件的开发在很大程度上可以同时进行。

• 就硬件开发而言，任务是标识出实现设计所必须的所有功能模块，然后通过设计重用和新IP开发的某些组合将这些模块组装起来，并在模块间形成正确的连接。
• 项目的软件功能可以通过开发定制代码或重用之前已有的软件来实现。
• 软件和硬件都需要被验证。

3. 最后，系统的硬件和软件部分必须按照规划阶段所定义的接口集成起来，然后来做进一步的“全系统”测试。
   

1.6 实践单元

1.7 关于本书