Zynq初识

本文内容学习自正点原子的Zynq教学视频：正点原子ZYNQ教学视频-B站

1.Zynq是什么？

我们先从SoC说起

SoC(System-on-Chip):片上系统 就是把原有的处理器（Processor），存储器（Memory），时钟（Clock），接口（Interface）等等资源从原来的焊接在一块PCB（Printed Circuit Board）板上的系统变成一块ASIC（Application Specific Integrated Circuit ）专用集成电路也就是芯片。

优点：体积更小。

缺点：需要集成到的一块ASIC上，流片成本高且逻辑功能不能修改。

SoPC(System-on-Programmable-Chip): 可编程片上系统   一般是基于FPGA，用FPGA实现各个功能模块实现片上系统。

优点：相比基于ASIC的SoC更为灵活，可以随意修改。

缺点：FPGA内部资源有限，实现SoC时资源会很限制，并且搭建的处理器速度不会很快。比如：FPGA内部的PLL和Memory资源都是非常有限的。

APSoC(ALL-Programmable-SoC): 全可编程片上系统   全可编程意味着软件可编程（基于ARM的处理器），硬件也可编程（基于FPGA）。说白了就是把FPGA和一块基于ARM的处理器搞到一块芯片上去，这点其实也很好想到。当时我们做电赛练习时就非常想让单片机和FPGA结合起来用，这样既可以利用FPGA并行运算的速度也可以利用单片机做控制和一些其他功能的灵活性。

优点：具有一个真正的硬核处理器ARM，性能好，可以直接运行一个Linux系统。FPGA做并行处理和定制功能，ARM进行控制和操控。

所以

Zynq-7000系列就是Xilinx公司推出的一款基于双ARM Cortex-A9处理器和自己家FPGA的APSoC。

 

2.Zynq的架构

Zynq实际上就3个部分

1.PS(Processing System)：处理系统   核心是ARM Cortex-A9处理器，但不仅仅只有处理器而已。PS才是Zynq的核心

2.PL(Programmable Logic): 可编程逻辑  显而易见这部分就是一块FPGA。

3.AXI(Advanced eXtensible Interface)高级可扩展接口：一种高性能、高带宽、低延迟的片内总线协议。用于PL和PS部分的通信。它是ARM公司AMBA(Advanced Microcontroller Bus Architecture)协议的一部分。

因为PL部分没啥可介绍的，它就是一块儿FPGA所以主要介绍PS和AXI总线。

PS(Processing System)

这种图让我一眼看过去真是一脸懵逼，我的理解简单来说就是两块ARM Cortex-A9 CPU 作为核心再弄一些总线、时钟什么乱七八糟的。

红线圈出的部分就是PS的核心部分APU(Application Processor Unit) 。

重点是这张图的下方是PS与PL的连接部分。下面从APU开始一点点稍微了解一下PS里面都有什么

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//随便写写反正我觉得了不了解这些应该对于工程实践无关痛痒，但是害怕后面开发的时候遇到什么问题，还是稍微了解一下

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APU(Application Processor Unit)

FPU(Float Point Unit）浮点运算单元：专用于浮点运算的处理器。

NENO engine：单指令多数据处理  比如：视频图像处理，可以将很多像素点同时并行处理。并行数据处理加速。

MMU(Memory Management Unit) 内存管理单元：物理地址到虚拟地址的映射。

Cache 高速缓冲存储器：CPU和RAM之间的缓冲存储器。1级Cache   I-Cache指令，D-Cache数据。2级Cache两个CPU通用

OCM(On Chip Memory)  片上存储器：实际上是块儿SRAM。

SCU(Snoop Controller）一致性控制单元：实现CPU到2级Cache和OCM的访问控制。

DMA(Direct Memory Access) 直接内存存取：直接将存储器中的数据互相传递而不需要经过CPU

GIC(Generic Interrupt Controller)通用中断控制器

APU之外

Central Interconnect:用于连接各个模块，做通信的管理

I/O Peripherals:连接到MIO(Multiplex IO)使SOC与外界通信，可以配置MIO的接口接到不同的I/O Peripherals的接口上去

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与PL连接但不属于AXI的接口

EMIO(Extend MIO)：如果PS的54个MIO不够用了，就可以使用EMIO。EMIO是连接到PL部分的，可以通过PL再与外设相连，也可以直接连接PL内部自己写的模块。

X-ADC:PS连接PL里面的硬核ADC接口。

DMA sync：PL和PS实现DMA传输的接口。

IRQ(Interrupt ReQuest)中断请求：PL向PS终端请求的接口，连接到PS的GIC。

Config ASE/SHA:PS配置PL的接口，因为PS才是核心，Zynq也是PS先启动再启动的PL。

AXI(Advanced eXtensible Interface)

GP(General Purpose Interfaces):PS和PL的通用接口。M(Master)代表PS为通信主机（通信发起人），S(Slave)代表PS为通信从机。

ACP Interface:PL连接到SCU部分。PL到PS的2级Cache和OCM的低延时访问。实现使PL类似CUP到Cache的访问。PL为通信主机。

HP (High Performance Interface)：高性能接口，高速大量数据传输。它上面的蓝色方块是一些FIFO(First In First Out)用作数据缓冲。

这里也是PL为通信主机。实际上是PL直接访问PS部分的Memory。