Şirket Blog About Donanım ve yazılım programlanabilirliği ile Xilinx ZynqTM 7000 SoC'leri tedarik / geri dönüştürün

Mingjiada, donanım ve yazılım programlanabilirliği ile Xilinx ZynqTM 7000 SoC'lerini tedarik / geri dönüştürür

I. Temel Mimarlık: Yazılım ve Donanım Programlanabilirliğinin Mükemmel Füzyonu

Zynq TM 7000 SoC serisinin temel avantajı, benzersiz entegre ¢ İşlem Sistemi (PS) + Programlanabilir Mantık (PL) ¢ mimarisinde yatmaktadır.Bu iki bileşen, yüksek bant genişliği AMBA®-AXI bağlantı otobüsü aracılığıyla sıkı bir şekilde entegre edilmiştir., sorunsuz işbirliğini ve yazılım ve donanım kaynaklarının esnek bir şekilde tahsis edilmesini sağlar.Bu yaklaşım, aynı zamanda donanımın yüksek performans ve özelleştirme yeteneklerini sunarken yazılımın kolaylığını korur.

1Yazılımla Programlanabilir Çekirdek: İşlem Sistemi (PS)

İşleme Sistemi (PS), yüksek performanslı bir ARM® Cortex®-A9 işlemcisini kullanan ZynqTM 7000 SoC'nin “beyni” olarak hizmet vermektedir.Tek çekirdekli (Zynq 7000S serisi) ve çift çekirdekli (Zynq 7000 serisi) konfigürasyonlarda mevcuttur, olağanüstü yazılım işleme yetenekleri ve uyumluluğu sağlayan 1GHz'ye kadar frekanslarda çalışır.PS, tam bir bellek mimarisi ve kapsamlı çevresel arayüzleri içerir., ek genişleme yongaları gerektirmeden çekirdek kontrol işlevlerini etkinleştirir ve sistem tasarımını önemli ölçüde basitleştirir.

PS, depolama için CPU çekirdeği başına 32KB bağımsız L1 talimatı ve veri önbelleği, 512KB paylaşılan L2 önbelleği,ve gerçek zamanlı işletim sistemlerini doğrudan barındırma kapasitesine sahip 256KB on-chip bellek (OCM)Çeşitli uygulama depolama gereksinimlerini karşılamak için 1GB maksimum adres alanı ile DDR3, DDR3L, DDR2 ve LPDDR2 de dahil olmak üzere birden fazla harici bellek türünü destekler.Periferik arayüzler çift Gigabit Ethernet içerir, USB 2.0 OTG, SD / SDIO, UART, CAN 2.0B, I2C, SPI ve bir DMA denetleyicisi.Çoğu gömülü uygulamanın bağlantı gereksinimlerini kapsayan.

Yazılım düzeyinde, PS, çıplak metal geliştirme modlarının yanı sıra Linux, FreeRTOS ve Android gibi birden fazla işletim sistemini destekler.Geliştiriciler, karmaşık donanım açıklama dilleri konusunda uzmanlık gerektirmeden uygulama geliştirme için C / C ++ gibi tanıdık programlama dilleri kullanabilirler., yazılım geliştirme eşiğini önemli ölçüde düşürerek. Aynı zamanda, ARM TrustZone® teknolojisini ve güvenli başlatma mekanizmalarını (RSA kimlik doğrulama ve AES-256 şifre çözme tabanlı) kullanarak,Çok katmanlı yazılım ve donanım güvenlik korumasını sağlar, sistem operasyonunun güvenliğini ve güvenilirliğini sağlar.

2Donanım Programlanabilir Çekirdek: Programlanabilir Mantık (PL)

Programlanabilir Mantık (PL), ZynqTM 7000 SoC'nin “özelleştirme motoru” olarak hizmet eder. Xilinx'in 28nm 7 serisi FPGA mimarisine (ArtixTM 7 veya KintexTM 7) dayanmaktadır.Yüksek donanım programlanabilirliği sunuyorMantıksal fonksiyonlar, donanım hızlandırması ve özel çevre cihazları gibi özelleştirme ihtiyaçlarını karşılamak için uygulama gereksinimlerine göre esnek bir şekilde yapılandırılabilir.

PL bölümü, mantıksal hücreler (444K'ya kadar), blok RAM (26.5Mb'ye kadar), DSP dilimleri (2020'ye kadar) ve yüksek hızlı alıcılar (12.5Gb/s'ye kadar) dahil olmak üzere kapsamlı donanım kaynaklarını içerir.En fazla 16)DSP Slices, 2.662'den fazla GMAC'nin paralel sinyal işleme performansını sunar, bu da onları video işleme ve sinyal analizi gibi hesaplama yoğunluklu görevler için son derece uygundur.Yüksek hızlı alıcılar hızlı çip dışı bağlantıyı destekliyor, yüksek çözünürlüklü video ve yüksek hızlı iletişim gibi uygulamalar için bant genişliği taleplerini karşılamak.Sistemi yeniden başlatmadan esnek işlevsel yükseltmeler ve geçişler için sistem işlevi sırasında donanım mantığının dinamik ayarlanmasını sağlayan.

Donanım geliştirme için, mühendisler, Xilinx'in Vivado® Design Suite ve Yüksek Seviye sentez (HLS) araçlarını, RTL veya C / C ++ ve OpenCL gibi yüksek seviye dilleri kullanarak PL mantığını tasarlamak için kullanabilirler.Bu yaklaşım karmaşık algoritmaları ve bilgisayar görevlerini donanım mantığı olarak yerleştirir, sistem güç tüketimini azaltırken yazılımdan çok daha fazla işlem hızı sağlar.

3Yazılım - Donanım Sinerjisi: Performans Engellerinin Üstesinden Gelmek

ZynqTM 7000 SoC içindeki PS ve PL, 100Gb/s bant genişliğine kadar sunulan bir AXI bağlantı otobüsü aracılığıyla veri alışverişi yapar.Bu, işlemcilerin ve FPGA'ların ayrı çalıştığı geleneksel ayrık sistemlere özgü yüksek veri aktarım gecikmesi ve sınırlı bant genişliğinin engelleri çözülürBu işbirlikçi mimari, “software, kontrol ve yönetimi yönetirken, donanım ise hesaplama ve hızlanmayı yönetir” gibi bir işbölümünü sağlar:PS işletim sistemini ve uygulamaları çalıştırır, sistem zamanlamasını, çevresel kontrolü ve veri işleme kararlarını yönetir; PL, video kodlaması/kodlaması gibi hesaplama yoğun, gerçek zamanlı görevler için donanım hızlandırmasını sağlar.görüntü işleme, ve sinyal filtreleme.Tandem çalışarak, işlem performansını en üst düzeye çıkarırken sistem esnekliğini sağlarlar.

Ayrıca PS, PL'nin mantıksal işlevlerini doğrudan yapılandırabilir ve dinamik sistem uyarlamasını mümkün kılar.Geliştiriciler, fiziksel devreleri değiştirmeden değişen uygulama senaryolarına yanıt olarak yazılım güncellemeleri yoluyla PL'nin donanım mantığını ayarlayabilirler.Bu, ürün yaşam döngülerini uzatırken sistemin ölçeklenebilirliğini ve yeniden kullanılabilirliğini önemli ölçüde artırır.

II. Ürün sınıflandırması: Tüm senaryoları kapsayan Tamamen ölçeklenebilir bir dizi

ZynqTM 7000 SoC serisi, iki alt seriden oluşur: Zynq 7000S ve Zynq 7000. Çoklu modeller sunarak, uygulama performansı ve maliyet gereksinimlerine göre esnek bir seçim yapmayı sağlar.Düşük maliyetli giriş seviyesinden yüksek performanslı premium uygulamalara kadar kapsamlı bir kapsam elde etmekBu tamamen ölçeklenebilir SoC platformu, olağanüstü performans-her watt verimliliği ve olağanüstü maliyet etkinliği sunar.

1Zynq 7000S Serisi: Düşük maliyetli giriş seviyesi çözümleri

Düşük maliyetli giriş seviyesinde sunulan Zynq 7000S serisi, 28nm ArtixTM 7 programlanabilir mantığı ile eşleştirilen tek çekirdekli Arm® Cortex®-A9 işlemcisini içerir ve 766MHz'ye kadar frekanslarda çalışır.Serisi üç modelden oluşuyor.: Z-7007S, Z-7012S ve Z-7014S. Mantıksal hücre 23K'dan 65K'ya kadar, blok RAM 1.8Mb'den 3.8Mb'ye kadar, DSP dilimleri 60'dan 170'e kadar ve maksimum I / O pin sayımı 200'dir. Seçili modeller dört 6'yı içerir.25Gb/s alıcılar.

Yüksek maliyet etkinliğine odaklanan bu seride, en uygun maliyetle sistem entegrasyonuna ulaşmak için genel amaçlı sabit çevresel cihazlar entegre edilmektedir.Motor kontrolü gibi endüstriyel IoT uygulamaları için idealdir., I / O modülleri, akıllı sensörler ve akıllı ağlar, düşük maliyetli ve düşük güç tüketimi için giriş düzeyinde gömülü gereksinimleri karşılar.

2Zynq 7000 Serisi: Yüksek Performanslı, Çok Fonksiyonel Çözüm

Zynq 7000 serisi, 28nm Artix 7 veya Kintex 7 tabanlı programlanabilir mantıkla birlikte çift çekirdekli bir Arm Cortex-A9 işlemcisini de içerir.1 GHz'e kadar frekanslarda çalışanSerisi yedi modeli içerir: Z-7010, Z-7015, Z-7020, Z-7030, Z-7035, Z-7045, Z-7100, 28K'dan 444K'ya kadar mantıksal hücre aralıkları, 2.1Mb'den 26.5Mb'ye kadar blok RAM kapasiteleri,80'den 2020'ye kadar DSP dilimleri, ve maksimum I/O pin sayısı 400'tür. Yüksek seviye varyantlar 12.5Gb/s hızında çalışan 16 alıcıyı içerir.

Bu seri, son derece farklı tasarımları mümkün kılan olağanüstü performans-güç verimliliği ve olağanüstü tasarım esnekliği sunar.Çoklu kamera sürücü yardım sistemleri gibi orta ve yüksek son gömülü uygulamalara uygundur., 4K2K ultra yüksek çözünürlüklü televizyonlar, küçük hücre baz istasyonları, endüstriyel otomasyon makine görüşü ve tıbbi endoskoplar, yüksek performans, yüksek bant genişliği,ve çoklu görev yetenekleri.

III. Temel Avantajlar: Yazılım ve Donanım Programlanabilirliği'nden Çok yönlü Değer

1Yüksek entegrasyon tasarım karmaşıklığını ve maliyetini azaltır

ZynqTM 7000 SoC, CPU, FPGA, DSP, ASSP, karışık sinyal yeteneklerini ve geniş çevresel cihazları tek bir ölçekte entegre eder.Bu geleneksel ayrık mimarinin yerine geçer. “Prosesör + FPGA + çevresel yongalar”, PCB ayak izini önemli ölçüde azaltmak, malzeme faturası maliyetlerini (BOM) ve tasarım karmaşıklığını azaltmak, aynı zamanda sistemin güvenilirliğini ve istikrarını artırmak.AMD cihazları genellikle 15 yıldan fazla bir hizmet ömrüne sahiptir, Zynq 7000 serisi, 2040 yılına kadar sürekli çalışmayı destekleyerek, tüm tasarım yaşam döngüsü boyunca güvenilir bir performans sağlar.

2Çoklu Senaryo Uyumluluk için Esnek Programlanabilirlik

Yazılım düzeyinde, kısa geliştirme döngüleri ve yüksek esnekliği sağlayan birden fazla işletim sistemini ve geliştirme dilini destekler.Programlanabilir Mantık (PL), uygulama özel mantık işlevlerini uygulamak için özelleştirilebilir, donanım devresi yeniden tasarımı gerektirmeden donanım hızlandırması ve özel çevresel cihazlar elde etmek.Bu çift programlanabilirlik, ZynqTM 7000 SoC'nin çeşitli endüstri ve uygulama gereksinimlerine uyum sağlamasını sağlar., düşük maliyetli endüstriyel kontrolden üst düzey akıllı cihazlara kadar özel çözümler sunar.

3Yüksek Performans/ Güç Oranı: Performans ve Enerji Verimliliği

Dikkatlice optimize edilmiş mimari tasarımı sayesinde, Zynq TM 7000 SoC olağanüstü bir performans-güç oranına ulaşır:ARM Cortex-A9 işlemcisi, rakip SoC'lerden %25 daha hızlı çalışır., FPGA mantığı eşdeğer mimarilerden %66 daha hızlı çalışırken, rakip çözümlere kıyasla, enerji tüketiminde %55 avantaj sağlar.hem PS hem de PL birden fazla düşük güç modunu destekliyor, yerleştirilmiş cihazların düşük güç gereksinimlerini karşılamak için iş yüküne göre güç tüketimini dinamik olarak ayarlar.

4Kapsamlı Gelişim Ekosistemi Pazarlama Zamanını Hızlandırıyor

Xilinx, Vivado Tasarım Süiti (donanım tasarımı) de dahil olmak üzere ZynqTM 7000 SoC serisi için tam bir uçtan uca geliştirme araç zinciri ve ekosistem desteği sağlar.SDSoC geliştirme ortamı (C/C++ sistem genelinde optimizasyon) , Xilinx SDK ( yazılım geliştirme), kapsamlı IP kütüphaneleri, referans tasarımları, geliştirme kitleri (ZedBoard ve ZC702 değerlendirme kitleri gibi),ve donanımsız prototip oluşturmayı sağlayan sanal geliştirme platformlarıAyrıca, ARM Ortak Topluluğu ve Xilinx İttifak Programı aracılığıyla, geliştiriciler ek üçüncü taraf araç ve kaynaklara erişebilirler.Gelişim döngülerini önemli ölçüde kısaltmak ve piyasaya sürülme sürelerini hızlandırmak.

IV. Tipik Uygulama Senaryoları: Çoklu Endüstrilerde Yenilikçiliği Güçlendirmek

Zynq TM 7000 SoC serisi, benzersiz programlanabilir donanım ve yazılım yeteneklerinden yararlanarak endüstriyel, otomotiv, iletişim, tıbbi,ve tüketici elektroniği sektörleri, gömülü sistem inovasyonunu yönlendiren temel bir bileşen olarak hizmet ediyor.

1Endüstriyel Otomasyon

Endüstriyel ortamlarda, ZynqTM 7000 SoC motor kontrolü, makine görme ve endüstriyel iletişim gibi işlevleri sağlar.PS, sistem zamanlamasını ve iletişim protokolü işlemini halleder., PL ise yüksek hassasiyetli motor kontrolü algoritmaları uyguluyor ve görüntü alımını ve işleme hızlandırıyor.Akıllı sensör veri işleme, ve endüstriyel robotik, endüstriyel ekipmanların istihbarat ve gerçek zamanlı yeteneklerini artırıyor.

2Otomotiv Elektronik

Otomobil sektöründe, ZynqTM 7000 SoC öncelikle sürücü yardım sistemlerine (ADAS) hizmet vermektedir.ve işleme, PS ise veri füzyonunu, karar verme ve iletişimi yönetir. Bu, şerit ayrılma uyarısı ve otomatik acil frenleme gibi özellikleri destekler.Otomobil elektroniklerinin yüksek güvenilirlik için katı gereksinimlerini karşılamak, düşük enerji tüketimi ve güvenlik.

3İletişim ve Ağ Kurma

İletişim içinde, ZynqTM 7000 SoC, küçük hücre baz istasyonlarında, ağ anahtarlarında, yönlendiricilerinde ve benzer ekipmanlarda kullanılır.Protokol ayrıştırma ve veri iletme hızlandırma, PS ise sistem yönetimini ve ağ kontrolünü yönetir. Yüksek hızlı alıcıları ve yüksek bant genişliği bağlantı yeteneklerini kullanarak, yüksek bant genişliği,İletişim sistemlerinin düşük gecikme talepleri.

4. Tıbbi ve Tüketici Elektronikleri

Tıbbi uygulamalar içinde tıbbi endoskoplara ve ultrason ekipmanlarına hizmet verir.PS cihaz kontrolünü ve veri depolamasını yönetirkenKullanıcı elektroniklerinde, 4K Ultra HD televizyonları ve akıllı set-top kutularını güçlendirir.Video kodlama/kodlama çözme ve görüntü işleme için donanım hızlandırması sağlayarak sorunsuz bir görsel-dinleyici deneyimi sağlamak.

İlişkili ürünler

XC7Z020-L1CLG484I

XC7Z020-2CLG400E

XC7Z020-3CLG400E

XC7Z020-1CLG400C

XC7Z020-1CLG484I

XC7Z020-L1CLG400I

XC7Z020-2CLG484I

XC7Z020-1CLG400I

XC7Z020-2CLG400I

XC7Z020-1CLG484C

XC7Z020-2CLG484E

XC7Z020-3CLG484E