FPGA基础知识(七)片上单片机

背景:FPGA的片上单片机(PS:processor),在FPGA中起重要作用。在我们所有的设计流程中反复涉及PS。

目的:查阅相关资料我们了解PS的相关知识。

查阅资料,Zynq HW 2013.3 Slides

目录

一、概览

1.1、Cache

1.2、SCU:snoop control unit窥探控制单元

1.3、ACP(accelerator coherency port)

1.4、NEON processing与FPU engine

1.5、AP soc时钟生成模式

1.6、DDR内存接口

1.7、PS与PL之间的接口

二、PS设定

2.1 EMIO

2.2 IO peripherals

2.3 DDR

三、Zynq-7000的外设


一、概览

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了解片上PS,片上处理器由下面几个部分组成:处理器,外设,内存,AXI总线。

对我们来说较为重要的是AXI总线,因为AXI总线连接了PS与PL(Programmable logic,可以认为是IPcore或者FPGA板子)

1.1、Cache

cache分L1 cache和L2 cache,其中L1 cache分为 I-chcahe与D-cache

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L2 cache 为512K,它有一些重要的接口:

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  • AXI-M(主接口) 用于DDR控制器
  • AXI-M(主接口)用于PS与PL中所有的slave device(从设备)
  • AXI-S(从接口slave interface)用于SCU(snoop control unit窥探控制单元)

1.2、SCU:snoop control unit窥探控制单元

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1.3、ACP(accelerator coherency port)

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1.4、NEON processing与FPU engine

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关于FPU,参考UG585

1.5、AP soc时钟生成模式

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这点对于我们影响较多,生成的时钟被用于CPU,DDR,PL和所有外设。

PS_CLK一般为30-60MHz,四个普通的时钟线路可以用于PL

1.6、DDR内存接口

支持16bit和32bit的DDR数据总线宽度

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1.7、PS与PL之间的接口

4个GP,4个HP和1个ACP

二、PS设定

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在vivado通过系统集成,然后创建高层的HDL(硬件描述语言Hardware Description Language),然后输出到SDK,SDK根据相应的HDL生成BSP,通过生成的BSP创建相应的SW app,变为ELF送入FPGA板子。

2.1 EMIO

的作用:提供PL与PL的IO口与PS peripheral的连接

2.2 IO peripherals

软件中configuration的顺序按照重要性来列,上面的通常先使能。

2.3 DDR

接口的速度可以在clock configuration和DDR configuration窗口被设定。

2.4 DDR3的最大速率为533MHz

三、Zynq-7000的外设

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不同的外设连在不同的接口上,例如有MIO,EMIO,下面为他们连接的分类。

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vivado也会自动的根据子系统分配PL外设地址。OCM为片上存储器,On-Chip Memory

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