ZYNQ嵌入式處理器與FPGA集成的獨特創(chuàng)舉

　　實際上，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，可以支持多重標準的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做開發(fā)，擴展到它的硬件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、存儲器接口和通用外設(shè)三部分，并用AXI4實現(xiàn)開放式的標準互聯(lián)。

　　具體來看，Zynq處理器的ARM內(nèi)核架構(gòu)帶NEON擴展的雙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、雙精度浮點運算，工作頻率可達到800MHz。

　　存儲器的接口也是對應(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，總量可以達到512KB，同時還有片上的256KB存儲器。

　　通用外設(shè)具有集成的存儲器映射外設(shè)。另外還有強大的AXI4開放式標準互聯(lián)。AXI4是高帶寬、低延時的行業(yè)標準，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。整個處理系統(tǒng)是可以單獨啟動的，也就是說，軟件工程師可以完全地對處理器編程，而不需要硬件工程師的協(xié)助。

　　Zynq的應(yīng)用

　　在Zynq的四個系列里，7010和7020針對較低端的應(yīng)用，像消費類或者是汽車輔助駕駛應(yīng)用等，7030和7045針對工業(yè)、通訊、國防、廣播級的應(yīng)用等。

　　其中，2011年初暫定為Zynq-7040的型號現(xiàn)被7045取代，主要是為了滿足有線、無線和視頻廣播市場領(lǐng)域客戶新的高端應(yīng)用需求，并將當前該系列采用12.5 Gbps技術(shù)的收發(fā)器數(shù)量增加至16個。這將實現(xiàn)更多的橋接應(yīng)用，并實現(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)計人員帶來更高的信號處理能力，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，專門針對成本敏感型應(yīng)用如工業(yè)、汽車電子以及消費類電子，從上邏輯單元可達350,000個，幫助客戶在單一可擴展平臺上，實現(xiàn)需要最高容量及性能的多種應(yīng)用。

　　“客戶會根據(jù)不同的應(yīng)用選用不同的器件，甚至同時選用多個器件，這就體現(xiàn)了在Xilinx的7系列里，統(tǒng)一架構(gòu)的優(yōu)勢可以在不同的平臺上無縫移植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，駕駛員20分鐘就會有疲勞現(xiàn)象，效率降低，智能的好處可以兼顧多畫面和攝像頭。例如一些汽車里的“鳥眼”360°控制雷達，可以把很多圖像連在一起，開車時駕駛員可以觀察到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。“無論是價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。