Zynq的開發四種方式

ZYNQ中包含了兩個部分，雙核的arm和FPGA。根據XILINX提供的手冊，arm模塊被稱為PS，而FPGA模塊被稱為PL。

ZYNQ內部包含PS和PL兩部分，ZYNQ開發有一下四種方式：

A：純PS開發

PS中包含2個ARM Cortex-9的內核，一些基本的外設擴展口以及Memory接口。PS中包含以下4個主要功能模塊：

Application processor unit （APU）

Memory interfaces

I/O peripherals （IOP）

Interconnect

PS開發有兩種方式：即傳統的arm的方式和xilinx方法（這個是生成一個elf文件，這個elf文件包括了硬件配置信息（xmp）和裸跑程序（c文件））。

B：純PL開發

PL即FPGA，這個和一般的xilinx的FPGA沒有很大的區別。

C：PS+PL（不跑操作系統）開發

生成elf文件包括了硬件配置信息（xmp）和裸跑程序（c文件），還有一個.bit文件。

D：PS+PL（跑操作系統）開發

這個就需要BOOT.BIN，設備樹，linux內核鏡像，文件系統了。

其中BOOT.BIN是由3部分組成的（boot.elf， .bit， fsbl.elf），boot.elf這個是由交叉編譯環境產生的，相當于ssbl，.bit文件是PL使用文件，fsbl.elf這個是fsbl。

開發工具

2.1 獨立開發環境

PL—》 Vivado

PS（ARM）–》 SDK（Xilinx）或者第三方ARM開發工具

2.2 集成開發環境

SDSoC

2.3 獨立開發環境的四個步驟

（1） 系統架構師確定硬件、軟件分區方案；

（2） 硬件工程師處理被分配到硬件中的功能，并將其轉換或設計成IP核（Verilog/VHDL，也可用Vivado HLS實現C/C++高層次綜合）；

（3） 利用Vivado IP Integrator 創建整個嵌入式系統的模塊化設計。包括開發需要的數據移動工具（AXI-DMA、AXI Memory Master、AXI-FIFO 等），以及連接 PL IP 與 PS 的 AXI 接口（GP、HP 和 ACP），之后將此項目導入到SDK中；

（4） 軟件工程師使用SDK，開發PS中ARM處理器的驅動程序和應用。

對于以硬件為中心的優化流程，矛盾往往出現在不同的數據移動工具和PL-PS接口以及寫入和調試驅動程序與應用，為避免重構硬件造成軟件的變化，使得PS-PL開發更加緊密，賽靈思推出了SDSoC開發環境。將上述步驟（2）、（3）和（4）實現高度自動化，以縮短開發時間。該開發環境會生成必要的硬件和軟件組件，用以同步硬件和軟件并保存源程序語義，同時支持任務級并行處理和流水線化的通信與計算，從而實現高性能。SDSoC 環境會自動安排所有必要的賽靈思工具（Vivado、IP Integrator、HLS 和 SDK），以生成針對 Zynq SoC 的完整軟硬件系統，而且所需的用戶介入程度很小。

一個SDSoC設計項目是建立在一個“平臺”之上的。所謂“平臺”，包含硬件平臺和軟件平臺兩個部分，是一個設計開發可以復用的基礎性系統。

平臺是利用標準的Vivado、SDK和OS工具創建的。硬件平臺（HPFM）定義了諸如處理系統（PS，Processing System）、I/O子系統、存儲器接口等，這些工作都基于一個定義明確的端口接口（AXI、AXI-S，、時鐘、復位、中斷）。軟件平臺（SPFM）定義了OS、設備驅動、啟動加載程序（boot loaders）、文件系統、庫等。

基于C/C++源代碼的定制和專用硬件和軟件，用戶可以擴展平臺。

SDSoC將平臺作為獨立的解決方案空間，基于平臺提供的資源去生成用于解決方案的IP。每個解決方案都是為一個平臺裁剪而成的。

一個擴展名為xpfm的文件包含了硬件描述符XML文件（HPFM）和軟件描述符XML文件（SPFM）位置的參考。

2.4 Vivado

Vivado是基于IP的設計，稱為block design（BD），調用已有的IP，用戶自己編寫的邏輯模塊也可以封裝成IP，然后在模塊blcok中連線。邏輯開發完畢，再轉到SDK，SDK會根據Vivado的硬件設計設置調用相應的內部驅動代碼。（PL部分就如同ARM的總線AXI等掛的外設）

2.5 SDK

SDK根據生成的.hdf文件匹配FSBL，只需添加main.c文件即可。

類似嵌入式 C/C++/OpenCL 應用開發的體驗–SDSoC

SDSoC? 開發環境可為異構 Zynq? AllProgrammable SoC 及 MPSoC 部署提供類似嵌入式 C/C++/OpenCL 應用的開發體驗，其中包括簡單易用的 Eclipse IDE 和綜合設計環境。SDSoC 提供業界首款 C/C++/OpenCL 全系統優化編譯器，可實現系統級的特性描述、可編程邏輯中的自動軟件加速、自動系統連接生成以及可加速編程的各種庫。此外，它還可幫助最終用戶及第三方平臺開發人員快速定義、集成和驗證系統級解決方案，為其最終用戶實現定制化編程環境。（軟件工程師能夠對 Zynq SoC 中的可編程邏輯和 ARM 處理系統進行編程）

? 簡單易用的 EclipseIDE 可用于開發支持嵌入式 C/C++/OpenCL 應用的全面 Zynq All Programmable SoC 和 MPSoC 系統。

? 只需一點按鈕，就可對可編程邏輯 （PL） 中的功能進行加速。

? 支持作為目標 OS 的裸機、Linux 與 FreeRTOS。

? Xilinx 庫作為 Vivado HLS 的一部分，由聯盟成員提供，是可選硬件優化的庫。

? OpenCL 在 2016.3 版中為早期的測試版。請聯系您的當地銷售代表提出申請。

下圖展示的是一個基于基礎平臺的完整SDSoC設計的整體結構。需要加速的C/C++/SystemC功能成為了FPGA可編程邏輯（PL）中的IP，而其他功能保留在處理器系統（PS）中。同時，SDSoC會在那些IP和PS系統間自動生成互連。

3.1 系統級的特性描述

? 快速性能估算與面積估算可在幾分鐘內完成，包括 PS、數據通信以及 PL

? 高速緩存、存儲器以及總線利用率的自動運行時儀表

? 可實現最佳總體系統架構的便捷生成與探索

3.2 全系統優化編譯器

? 可將C/C++/OpenCL 應用編譯成全功能 Zynq SoC 與 MPSoC 系統。

? 可在生成 ARM 軟件與 FPGA 比特流的可編程邏輯中實現自動功能加速。

? 不僅可優化系統連接，而且還支持吞吐量、時延以及面積權衡的快速系統探索。

3.3 SDSoC開發流程

① SDSoC 環境使用快速估算流程（通過調用內含的Vivado HLS）構建應用項目。這樣在數分鐘內就能大致估算出性能和資源情況。

② 如果有必要，用適當的指令優化 C/C++ 應用和硬件功能，并重新運行估算直到實現所需的性能和占位面積。

③ 然后，SDSoC 環境構建整個系統。該過程會生成完整的 Vivado Design Suite 項目和比特流，以及一個針對 Linux、FreeRTOS 或裸機的可引導的運行時間軟件映像。