ZYNQ嵌入式處理器與FPGA集成的獨(dú)特創(chuàng)舉

　　實(shí)際上，Zynq-7000系列具有完整的ARM處理系統(tǒng)(圖6)，是以ARM Cortex-A9 MPCore為中心，還集成了存儲(chǔ)器控制器和外設(shè);另外，緊密集成可編程邏輯方面，圖6的黃色部分是FPGA，它們之間約有3000個(gè)內(nèi)部互連，內(nèi)部互連十倍于現(xiàn)有的雙芯片方案;除此之外，有靈活的I/O陣列，包括處理器專用I/O，可以支持多重標(biāo)準(zhǔn)的I/O，還集成了高性能串行收發(fā)器，雙12位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入部分，輸入可以直接接到器件混模的架構(gòu)里。

　　該器件的軟硬件都可以編程，如果是處理器的開發(fā)人員，可以用處理器軟件來(lái)做開發(fā)，擴(kuò)展到它的硬件FPGA的部分;如果是硬件的工程師，可以用FPGA做硬件加速器。

　　Zynq-7000的ARM處理系統(tǒng)

　　包括ARM雙Cortex-A9 MPCore、存儲(chǔ)器接口和通用外設(shè)三部分，并用AXI4實(shí)現(xiàn)開放式的標(biāo)準(zhǔn)互聯(lián)。

　　具體來(lái)看，Zynq處理器的ARM內(nèi)核架構(gòu)帶NEON擴(kuò)展的雙ARM Cortex-A9 MPCore，這種架構(gòu)專門用于支持圖形應(yīng)用或者是圖形加速器，支持單、雙精度浮點(diǎn)運(yùn)算，工作頻率可達(dá)到800MHz。

　　存儲(chǔ)器的接口也是對(duì)應(yīng)可以支持DDR2、DDR3、LPDDR2、ZxQSPI、NOR、NAND閃存，內(nèi)含了L1和L2的高速緩存，總量可以達(dá)到512KB，同時(shí)還有片上的256KB存儲(chǔ)器。

　　通用外設(shè)具有集成的存儲(chǔ)器映射外設(shè)。另外還有強(qiáng)大的AXI4開放式標(biāo)準(zhǔn)互聯(lián)。AXI4是高帶寬、低延時(shí)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，是ARM自己定義的AMBA第四代總線架構(gòu)，專門用作連接ARM的處理器、外設(shè)和FPGA。而且?guī)в蠥CP的端口，此端口讓開發(fā)工程師可以增加更多的軟核處理器。整個(gè)處理系統(tǒng)是可以單獨(dú)啟動(dòng)的，也就是說，軟件工程師可以完全地對(duì)處理器編程，而不需要硬件工程師的協(xié)助。

　　Zynq的應(yīng)用

　　在Zynq的四個(gè)系列里，7010和7020針對(duì)較低端的應(yīng)用，像消費(fèi)類或者是汽車輔助駕駛應(yīng)用等，7030和7045針對(duì)工業(yè)、通訊、國(guó)防、廣播級(jí)的應(yīng)用等。

　　其中，2011年初暫定為Zynq-7040的型號(hào)現(xiàn)被7045取代，主要是為了滿足有線、無(wú)線和視頻廣播市場(chǎng)領(lǐng)域客戶新的高端應(yīng)用需求，并將當(dāng)前該系列采用12.5 Gbps技術(shù)的收發(fā)器數(shù)量增加至16個(gè)。這將實(shí)現(xiàn)更多的橋接應(yīng)用，并實(shí)現(xiàn)更寬的高速DAC/ADC連接。新增的可編程邏輯功能(DSP、BRAM 和邏輯)可為設(shè)計(jì)人員帶來(lái)更高的信號(hào)處理能力，以滿足濾波、數(shù)字轉(zhuǎn)換以及其它功能要求，同時(shí)還能靈活地定制各種特定功能。Zynq-7045是Zynq系列的首款高端器件，其應(yīng)用范圍從下可以擁有30,000邏輯單元，專門針對(duì)成本敏感型應(yīng)用如工業(yè)、汽車電子以及消費(fèi)類電子，從上邏輯單元可達(dá)350,000個(gè)，幫助客戶在單一可擴(kuò)展平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)需要最高容量及性能的多種應(yīng)用。

　　“客戶會(huì)根據(jù)不同的應(yīng)用選用不同的器件，甚至同時(shí)選用多個(gè)器件，這就體現(xiàn)了在Xilinx的7系列里，統(tǒng)一架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)可以在不同的平臺(tái)上無(wú)縫移植IP。”Vin說道。而Zynq器件最便宜的低于15美元。

　　具體應(yīng)用方案，以Zynq用于汽車駕駛員輔助為例(圖7)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，駕駛員20分鐘就會(huì)有疲勞現(xiàn)象，效率降低，智能的好處可以兼顧多畫面和攝像頭。例如一些汽車?yán)锏?ldquo;鳥眼”360°控制雷達(dá)，可以把很多圖像連在一起，開車時(shí)駕駛員可以觀察到360°廣角的情況。Zynq可以支持包括用視頻攝像頭去配合紅外傳感器和雷達(dá)傳感器看不同的路面狀況，比如是否壓線、走出路面等，然后做出調(diào)整。“無(wú)論是價(jià)格低廉的大眾還是高端的奔馳類汽車，7010和7020都可以發(fā)揮效能。”Vin稱。