Το εταιρικό blog για Προμήθεια/Επαναχρησιμοποίηση Xilinx Zynq™ 7000 SoCs Με Προγραμματιμότητα Υλικού και Λογισμικού

Η Mingjiada προμηθεύει/ανακυκλώνει Xilinx ZynqTM 7000 SoCs με προγραμματισμό υλικού και λογισμικού

Ι. Κεντρική αρχιτεκτονική: Η τέλεια συγχώνευση της προγραμματιστικότητας λογισμικού και υλικού

Το βασικό πλεονέκτημα της σειράς ZynqTM 7000 SoC έγκειται στην μοναδική ολοκληρωμένη αρχιτεκτονική “Processing System (PS) + Programmable Logic (PL) ”.Τα δύο αυτά συστατικά είναι στενά συνδεδεμένα μέσω μιας διασύνδεσης AMBA®-AXI υψηλού εύρους ζώνης, επιτρέποντας την απρόσκοπτη συνεργασία και την ευέλικτη κατανομή των πόρων λογισμικού και υλικού.Αυτή η προσέγγιση διατηρεί την ευκολία του λογισμικού ενώ παράλληλα παρέχει τις υψηλές επιδόσεις και τις δυνατότητες προσαρμογής του υλικού.

1Προγραμματιζόμενος πυρήνας λογισμικού: Συστήματα επεξεργασίας (PS)

Το σύστημα επεξεργασίας (PS) χρησιμεύει ως ο "εγκέφαλος" του ZynqTM 7000 SoC, χρησιμοποιώντας έναν υψηλής απόδοσης επεξεργαστή ARM® Cortex®-A9.Διατίθεται σε μονόπυρη (σειρά Zynq 7000S) και διπλόπυρη (σειρά Zynq 7000) διαμορφώσεις, λειτουργεί σε συχνότητες έως 1 GHz, παρέχοντας εξαιρετικές δυνατότητες επεξεργασίας λογισμικού και συμβατότητα.Το PS ενσωματώνει μια πλήρη αρχιτεκτονική μνήμης και εκτεταμένες περιφερειακές διεπαφές εσωτερικά, επιτρέποντας τις βασικές λειτουργίες ελέγχου χωρίς να απαιτούνται πρόσθετα τσιπ επέκτασης και απλοποιώντας σημαντικά τον σχεδιασμό του συστήματος.

Για αποθήκευση, το PS διαθέτει 32KB ανεξάρτητης εντολής L1 και αποθήκευσης δεδομένων ανά πυρήνα CPU, κοινή αποθήκευση L2 512KB,και 256KB μνήμης στο τσιπ (OCM) ικανής να φιλοξενεί απευθείας λειτουργικά συστήματα σε πραγματικό χρόνοΥποστηρίζει πολλαπλούς τύπους εξωτερικής μνήμης, συμπεριλαμβανομένων των DDR3, DDR3L, DDR2 και LPDDR2, με μέγιστο χώρο διευθύνσεων 1GB για την κάλυψη διαφόρων απαιτήσεων αποθήκευσης εφαρμογών.Οι περιφερειακές διεπαφές περιλαμβάνουν διπλό Gigabit Ethernet, USB 2.0 OTG, SD/SDIO, UART, CAN 2.0B, I2C, SPI, και ένα DMA ελεγκτή.που καλύπτει τις απαιτήσεις συνδεσιμότητας των περισσότερων ενσωματωμένων εφαρμογών.

Σε επίπεδο λογισμικού, το PS υποστηρίζει πολλαπλά λειτουργικά συστήματα, συμπεριλαμβανομένων του Linux, FreeRTOS και Android, παράλληλα με τις λειτουργίες ανάπτυξης γυμνού μετάλλου.Οι προγραμματιστές μπορούν να χρησιμοποιούν γνωστές γλώσσες προγραμματισμού όπως C / C ++ για την ανάπτυξη εφαρμογών χωρίς να απαιτείται εμπειρογνωμοσύνη σε περίπλοκες γλώσσες περιγραφής υλικού, μειώνοντας σημαντικά το όριο ανάπτυξης λογισμικού. ταυτόχρονα, αξιοποιώντας την τεχνολογία ARM TrustZone® και τους ασφαλείς μηχανισμούς εκκίνησης (με βάση την ταυτοποίηση RSA και την αποκρυπτογράφηση AES-256),επιτρέπει την πολυεπίπεδη προστασία ασφάλειας λογισμικού και υλικού, εξασφαλίζοντας την ασφάλεια και την αξιοπιστία της λειτουργίας του συστήματος.

2. Εργαλεία Προγραμματιζόμενος πυρήνας: Προγραμματιζόμενη λογική (PL)

Η προγραμματιζόμενη λογική (PL) χρησιμεύει ως η μηχανή προσαρμογής του ZynqTM 7000 SoC. Βασισμένη στην αρχιτεκτονική FPGA 28nm της σειράς 7 της Xilinx (ArtixTM 7 ή KintexTM 7),προσφέρει υψηλή προγραμματιστικότητα υλικούΟι λογικές λειτουργίες μπορούν να ρυθμιστούν ευέλικτα σύμφωνα με τις απαιτήσεις της εφαρμογής για την κάλυψη των αναγκών προσαρμογής, όπως η επιτάχυνση υλικού και τα προσαρμοσμένα περιφερειακά.

Το τμήμα PL ενσωματώνει εκτεταμένους πόρους υλικού, συμπεριλαμβανομένων των κυψελών λογικής (έως 444K), της RAM μπλοκ (έως 26,5Mb), των διαχωρισμάτων DSP (έως το 2020) και των δέκτρων υψηλής ταχύτητας (έως 12,5Gb / s,μέγιστο 16)Οι DSP Slices παρέχουν πάνω από 2.662 GMACs παράλληλης απόδοσης επεξεργασίας σήματος, καθιστώντας τους εξαιρετικά κατάλληλους για υπολογιστικά εντατικές εργασίες όπως επεξεργασία βίντεο και ανάλυση σήματος.Οι δέκτες υψηλής ταχύτητας υποστηρίζουν ταχεία συνδεσιμότητα εκτός τσιπΕπιπλέον, το PL υποστηρίζει μερική επαναδιάταξη,που επιτρέπει τη δυναμική ρύθμιση της λογικής υλικού κατά τη λειτουργία του συστήματος για ευέλικτες λειτουργικές αναβαθμίσεις και αλλαγές χωρίς να απαιτείται επανεκκίνηση του συστήματος.

Για την ανάπτυξη υλικού, οι μηχανικοί μπορούν να χρησιμοποιήσουν τα εργαλεία Vivado® Design Suite και High-Level Synthesis (HLS) της Xilinx για να σχεδιάσουν λογική PL χρησιμοποιώντας RTL ή γλώσσες υψηλού επιπέδου όπως C / C ++ και OpenCL.Αυτή η προσέγγιση ενσωματώνει σύνθετους αλγόριθμους και υπολογιστικές εργασίες ως λογική υλικού, παρέχοντας ταχύτητες επεξεργασίας που υπερβαίνουν κατά πολύ το λογισμικό, μειώνοντας παράλληλα την κατανάλωση ισχύος του συστήματος.

3Συνεργασία λογισμικού και υλικού: Αντιμετώπιση των προβλημάτων απόδοσης

Το PS και το PL στο πλαίσιο του ZynqTM 7000 SoC ανταλλάσσουν δεδομένα μέσω διασύνδεσης AXI που προσφέρει εύρος ζώνης έως 100Gb/s.Αυτό επιλύει τα προβλήματα υψηλής καθυστέρησης μεταφοράς δεδομένων και περιορισμένου εύρους ζώνης που είναι εγγενή στα παραδοσιακά διακριτά συστήματα όπου οι επεξεργαστές και οι FPGA λειτουργούν χωριστάΑυτή η συνεργατική αρχιτεκτονική επιτρέπει έναν καταμερισμό της εργασίας όπου το λογισμικό χειρίζεται τον έλεγχο και τη διαχείριση, ενώ το υλικό διαχειρίζεται τον υπολογισμό και την επιτάχυνση:το PS εκτελεί το λειτουργικό σύστημα και τις εφαρμογέςΤο PL παρέχει επιτάχυνση υλικού για υπολογιστικά εντατικές εργασίες σε πραγματικό χρόνο, όπως η κωδικοποίηση/αποκωδικοποίηση βίντεο,επεξεργασία εικόναςΕργάζονται σε συνδυασμό, εξασφαλίζοντας την ευελιξία του συστήματος, μεγιστοποιώντας παράλληλα τις επιδόσεις επεξεργασίας.

Επιπλέον, το PS μπορεί να ρυθμίσει απευθείας τις λογικές λειτουργίες του PL, επιτρέποντας τη δυναμική προσαρμογή του συστήματος.Οι προγραμματιστές μπορούν να προσαρμόσουν τη λογική υλικού του PL μέσω ενημερώσεων λογισμικού ως απάντηση σε μεταβαλλόμενα σενάρια εφαρμογής χωρίς να τροποποιήσουν τα φυσικά κυκλώματαΑυτό βελτιώνει σημαντικά την επεκτασιμότητα και την επαναχρησιμοποίηση του συστήματος ενώ παράλληλα επεκτείνει τους κύκλους ζωής των προϊόντων.

ΙΙ. Ταξινομή προϊόντων: Μια πλήρως επεκτάσιμη σειρά που καλύπτει όλα τα σενάρια

Η σειρά ZynqTM 7000 SoC περιλαμβάνει δύο υποσειρές: Zynq 7000S και Zynq 7000.την επίτευξη ολοκληρωμένης κάλυψης από εφαρμογές χαμηλού κόστους σε επίπεδο εισόδου έως εφαρμογές υψηλής απόδοσηςΑυτή η πλήρως κλιμακώσιμη πλατφόρμα SoC προσφέρει εξαιρετική απόδοση ανά βατ και εξαιρετική οικονομική αποτελεσματικότητα.

1. Σειρά Zynq 7000S: Λύσεις χαμηλού κόστους

Ως προσφορά χαμηλού κόστους, η σειρά Zynq 7000S ενσωματώνει έναν μονόπυρη ARM® Cortex®-A9 επεξεργαστή σε συνδυασμό με 28nm ArtixTM 7 προγραμματισμένη λογική, που λειτουργεί σε συχνότητες έως 766MHz.Η σειρά περιλαμβάνει τρία μοντέλαΗ λογική κυψέλη κυμαίνεται από 23K έως 65K, η RAM μπλοκ από 1,8Mb έως 3,8Mb, οι διατομές DSP από 60 έως 170, με μέγιστο αριθμό πινών I / O 200.Πληροφοριακοί δέκτες 25Gb/s.

Με επίκεντρο την υψηλή οικονομική απόδοση, η σειρά αυτή ενσωματώνει σκληρές περιφερειακές συσκευές γενικής χρήσης για την επίτευξη της ολοκλήρωσης του συστήματος με βέλτιστο κόστος.Είναι ιδανικό για βιομηχανικές εφαρμογές IoT όπως ο έλεγχος κινητήρα, ενότητες Ε/Υ, έξυπνοι αισθητήρες και έξυπνα δίκτυα, που πληρούν τις ενσωματωμένες απαιτήσεις εισόδου για χαμηλό κόστος και χαμηλή κατανάλωση ενέργειας.

2Η σειρά Zynq 7000: Υψηλής απόδοσης, πολυλειτουργική λύση

Ως η ναυαρχίδα της σειράς προϊόντων υψηλών επιδόσεων, η σειρά Zynq 7000 ενσωματώνει έναν διπλό πυρήνα επεξεργαστή Arm Cortex-A9 παράλληλα με προγραμματιζόμενη λογική βασισμένη σε 28nm Artix 7 ή Kintex 7,που λειτουργούν σε συχνότητες έως και 1 GHzΗ σειρά περιλαμβάνει επτά μοντέλα: Z-7010, Z-7015, Z-7020, Z-7030, Z-7035, Z-7045, Z-7100, που προσφέρουν κυμαίνονται από 28K έως 444K, χωρητικότητα RAM από 2,1Mb έως 26,5Mb,Τμήματα ΔΣΠ από το 80 έως το 2020Οι υψηλού επιπέδου παραλλαγές ενσωματώνουν 16 δέκτες που λειτουργούν με ταχύτητα 12,5Gb/s.

Η σειρά αυτή προσφέρει εξαιρετική απόδοση απόδοση και εξαιρετική ευελιξία σχεδιασμού, επιτρέποντας εξαιρετικά διαφοροποιημένα σχέδια.Είναι κατάλληλο για ενσωματωμένες εφαρμογές μεσαίου έως υψηλού επιπέδου, όπως συστήματα υποβοήθησης οδηγού με πολλές κάμερες, τηλεοράσεις υπερυψηλής ευκρίνειας 4K2K, μικροί σταθμοί βάσης κυττάρων, μηχανική όραση βιομηχανικής αυτοματοποίησης και ιατρικά ενδοσκόπια, που καλύπτουν τις απαιτήσεις υψηλής απόδοσης, υψηλού εύρους ζώνης,και δυνατότητες πολλαπλών εργασιών.

ΙΙΙ. Κεντρικά πλεονεκτήματα: Πολυδιάστατη αξία από την προγραμματισμό λογισμικού και υλικού

1Η υψηλή ολοκλήρωση μειώνει την πολυπλοκότητα του σχεδιασμού και το κόστος

Το ZynqTM 7000 SoC ενσωματώνει CPU, FPGA, DSP, ASSP, δυνατότητες μικτού σήματος και εκτεταμένες περιφερειακές συσκευές σε ένα ενιαίο πίνακα.Αυτό αντικαθιστά την παραδοσιακή διακριτή αρχιτεκτονική του επεξεργαστή + FPGA + περιφερειακών τσιπ, ̇ μειώνει σημαντικά το αποτύπωμα των PCB, μειώνει το κόστος του λογαριασμού υλικών (BOM) και την πολυπλοκότητα του σχεδιασμού, ενισχύοντας παράλληλα την αξιοπιστία και τη σταθερότητα του συστήματος.Οι συσκευές AMD έχουν συνήθως διάρκεια ζωής άνω των 15 ετών, με τη σειρά Zynq 7000 να υποστηρίζει συνεχή λειτουργία μέχρι το 2040, εξασφαλίζοντας αξιόπιστη απόδοση καθ' όλη τη διάρκεια του κύκλου ζωής του σχεδιασμού.

2Ευέλικτη προγραμματιστικότητα για προσαρμογή σε πολλαπλά σενάρια

Σε επίπεδο λογισμικού, υποστηρίζει πολλαπλά λειτουργικά συστήματα και γλώσσες ανάπτυξης, επιτρέποντας σύντομους κύκλους ανάπτυξης και υψηλή ευελιξία.η προγραμματιζόμενη λογική (PL) μπορεί να προσαρμοστεί για την υλοποίηση λογικών λειτουργιών ειδικών εφαρμογών, επιτυγχάνοντας επιτάχυνση υλικού και προσαρμοσμένα περιφερειακά χωρίς να απαιτείται επανασχεδιασμός κυκλώματος υλικού.Αυτή η διπλή προγραμματιστικότητα επιτρέπει στο ZynqTM 7000 SoC να προσαρμόζεται σε διαφορετικές απαιτήσεις βιομηχανίας και εφαρμογής, παρέχοντας εξατομικευμένες λύσεις που κυμαίνονται από χαμηλού κόστους βιομηχανικό έλεγχο έως έξυπνες συσκευές υψηλού επιπέδου.

3Υψηλή αναλογία απόδοσης προς ισχύ: εξισορρόπηση απόδοσης και ενεργειακής απόδοσης

Μέσω ενός σχολαστικά βελτιστοποιημένου σχεδιασμού αρχιτεκτονικής, το ZynqTM 7000 SoC επιτυγχάνει εξαιρετική αναλογία απόδοσης προς ισχύ:ο επεξεργαστής ARM Cortex-A9 λειτουργεί 25% ταχύτερα από συγκρίσιμα ανταγωνιστικά SoCΗ λογική FPGA λειτουργεί 66% ταχύτερα από τις ισοδύναμες αρχιτεκτονικές.τόσο το PS όσο και το PL υποστηρίζουν πολλαπλές λειτουργίες χαμηλής ισχύος, ρυθμίζοντας δυναμικά την κατανάλωση ενέργειας με βάση το φόρτο εργασίας για να ικανοποιήσει τις απαιτήσεις χαμηλής ισχύος των ενσωματωμένων συσκευών.

4Το Ολοκληρωμένο Οικοσύστημα Ανάπτυξης Επιταχύνει τον Χρόνο Εμφάνισης στην Αγορά

Η Xilinx παρέχει πλήρη αλυσίδα εργαλείων ανάπτυξης από άκρο σε άκρο και υποστήριξη οικοσυστήματος για τη σειρά ZynqTM 7000 SoC, συμπεριλαμβανομένης της Vivado Design Suite (σχεδιασμός υλικού),Περιβάλλον ανάπτυξης SDSoC (C/C++ βελτιστοποίηση σε όλο το σύστημα) , Xilinx SDK (ανάπτυξη λογισμικού), παράλληλα με εκτεταμένες βιβλιοθήκες IP, σχέδια αναφοράς, κιτ ανάπτυξης (όπως τα κιτ αξιολόγησης ZedBoard και ZC702),και εικονικές πλατφόρμες ανάπτυξης που επιτρέπουν την κατασκευή πρωτοτύπων χωρίς υλικόΕπιπλέον, μέσω της κοινότητας εταίρων ARM και του προγράμματος Xilinx Alliance, οι προγραμματιστές αποκτούν πρόσβαση σε πρόσθετα εργαλεία και πόρους τρίτων,μείωση σημαντικά των κύκλων ανάπτυξης και επιτάχυνση του χρόνου κυκλοφορίας στην αγορά.

IV. Τυπικά σενάρια εφαρμογής: Ενίσχυση της καινοτομίας σε πολλαπλές βιομηχανίες

Εκμεταλλευόμενη τις μοναδικές προγραμματιζόμενες δυνατότητες υλικού και λογισμικού της, η σειρά ZynqTM 7000 SoC βρίσκει εκτεταμένη εφαρμογή σε βιομηχανικές, αυτοκινητοβιομηχανικές, επικοινωνιακές, ιατρικές,και του τομέα των καταναλωτικών ηλεκτρονικών, που χρησιμεύει ως βασικό συστατικό που οδηγεί στην καινοτομία των ενσωματωμένων συστημάτων.

1Βιομηχανική αυτοματοποίηση

Μέσα σε βιομηχανικά περιβάλλοντα, το ZynqTM 7000 SoC επιτρέπει λειτουργίες όπως ο έλεγχος κινητήρα, μηχανική όραση και βιομηχανικές επικοινωνίες.Το PS χειρίζεται το πρόγραμμα του συστήματος και την επεξεργασία πρωτοκόλλων επικοινωνίας, ενώ το PL εφαρμόζει αλγόριθμους υψηλής ακρίβειας ελέγχου κινητήρα και επιταχύνει την απόκτηση και επεξεργασία εικόνας.έξυπνη επεξεργασία δεδομένων αισθητήρων, και βιομηχανική ρομποτική, ενισχύοντας την ευφυΐα και τις δυνατότητες σε πραγματικό χρόνο των βιομηχανικών εξοπλισμού.

2Ηλεκτρονικά οχήματα

Στον τομέα της αυτοκινητοβιομηχανίας, το ZynqTM 7000 SoC εξυπηρετεί κυρίως συστήματα υποβοήθησης οδηγού (ADAS).και επεξεργασίαΤο PS χειρίζεται τη συγχώνευση δεδομένων, τη λήψη αποφάσεων και την επικοινωνία.ανταποκρίνονται στις αυστηρές απαιτήσεις της ηλεκτρονικής αυτοκινητοβιομηχανίας για υψηλή αξιοπιστία, χαμηλή κατανάλωση ενέργειας και ασφάλεια.

3Επικοινωνίες και δικτύωση

Στο πλαίσιο των επικοινωνιών, το ZynqTM 7000 SoC αναπτύσσεται σε μικρούς σταθμούς βάσης κυττάρων, διακόπτες δικτύου, δρομολογητές και παρόμοιο εξοπλισμό.Επεξεργασία πρωτοκόλλου και επιτάχυνση διαβίβασης δεδομένων, ενώ το PS διαχειρίζεται τη διαχείριση του συστήματος και τον έλεγχο του δικτύου.απαιτήσεις χαμηλής καθυστέρησης των συστημάτων επικοινωνίας.

4Ιατρική και Καταναλωτική Ηλεκτρονική

Στο πλαίσιο ιατρικών εφαρμογών, εξυπηρετεί ιατρικά ενδοσκόπια και εξοπλισμό υπερήχων.ενώ το PS διαχειρίζεται τον έλεγχο συσκευής και την αποθήκευση δεδομένωνΓια τα καταναλωτικά ηλεκτρονικά, τροφοδοτεί τηλεοράσεις 4K Ultra HD και έξυπνα set-top boxes,Παροχή επιτάχυνσης υλικού για κωδικοποίηση/αποκωδικοποίηση βίντεο και επεξεργασία εικόνας, ώστε να παρέχεται απρόσκοπτη οπτικοακουστική εμπειρία.

“Συναφείς προϊόντα”

Δελτίο ΕΚΑΧ, Δελτίο ΕΚΑΧ, Δελτίο ΕΚΑΧ

XC7Z020-2CLG400E

XC7Z020-3CLG400E

Δελτίο ΕΚΑΧ, Δελτίο ΕΚΑΧ, Δελτίο ΕΚ

XC7Z020-1CLG484I

Δελτίο ΕΚΑΧ, Δελτίο ΕΚΑΧ, Δελτίο ΕΚΑΧ

XC7Z020-2CLG484I

Δελτίο ΕΚΑΧ της 10ης Ιουνίου 2006.

XC7Z020-2CLG400I

Δελτίο ΕΚΑΧ, Δελτίο ΕΚΑΧ, Δελτίο ΕΚΑΧ

XC7Z020-2CLG484E

XC7Z020-3CLG484E