【芯片设计- RTL 数字逻辑设计入门 番外篇 9 -- SOC 中PL端与PS端详细介绍】

Programmable Logic and Processing System

在系统级芯片（SoC）的上下文中，“PL” 通常指的是可编程逻辑（Programmable Logic）部分，特别是在使用了FPGA（现场可编程门阵列）技术的SoC中。例如，Xilinx 公司生产的 Zynq-7000 SoC 系列包含了ARM处理器核心（PS，Processing System）和紧密集成的FPGA部分（PL，Programmable Logic）。这种SoC设计允许系统设计者利用PS部分进行通用计算任务，而PL部分则用于实现特定的、可定制的硬件逻辑。

相比传统的SOC 芯片，Xilinx 公司ZYNQ 的最大优势在于，除了内嵌的硬核ARM 处理器自带的IO接口之外，能够利用FPGA 自由地构建符合应用需求的IO外设和基于verilog/HDL的算法。这给嵌入式系统设计带来的巨大的灵活性。

PL（Programmable Logic）特点

1. 可重配置性：

• PL 部分可以在不更换硬件的情况下进行重新编程，这意味着你可以为特定应用设计自定义的硬件电路。

2. 高度灵活性：

• PL 可以实现各种逻辑功能，包括简单的逻辑门到复杂的数字处理单元，如DSP（数字信号处理）单元。

3. 与PS紧密集成：

• 在这些SoC中，PL与PS之间有高带宽、低延时的连接，允许两个部分高效协同工作。

4. 专用接口：

• PL与外部世界的连接通常包括一系列IO引脚和高速接口，例如PCIe、以太网、USB等。

5. 并行处理能力：

• 由于PL部分可以同时执行多个硬件任务，因此它非常适合处理并行计算密集型任务。

PS和PL之间的协同

• 通信：

  • PS和PL之间的通信可以通过多种方式实现，包括直接的总线接口、DMA（直接内存访问）传输或者通过共享内存。

• 资源共享：

  • PS和PL可以共享外设、内存和数据，这使得两者可以协同执行高复杂度的应用程序。

• 应用举例： - 在通信领域，PL可以用于实现定制的编解码器，而PS则负责管理网络连接和数据流。

  • 在图像处理应用中，PL可以用于加速图像处理算法，如滤波和特征检测，而PS则处理高层次的任务，如用户界面和控制逻辑。

设计和开发工具

为了开发PL部分，设计者通常需要使用专门的硬件描述语言（HDL），如VHDL或Verilog。此外，FPGA制造商通常会提供设计套件和开发环境来辅助开发，例如Xilinx的Vivado Design Suite。

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