zynq学习笔记：基础概念

Soc. System of chip 片上系统。

板上系统：各模块由一个个独立的硅芯片分别实现，再由PCB上面的金属走线连接，总体构成一个完整的系统。

片上系统：单个硅芯片就能实现整个系统的功能。

优点：实现更快更安全的数据传输。具备更高的系统速度，低功耗和小尺寸以及高可靠性。

SOPC. System on programmable chip 可编程片上系统。（在可编程、可重新配置的芯片上实现的Soc。）

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zynq是更理想的设计：全可编程片上系统。APSoC，All-Programmable System on the Chip.结合了处理器的软件可编程和FPGA的硬件可编程。

• 双核ARM+FPGA。
• 通信：AXI.
• PS 是固定的架构，PL是完全灵活的，一片空白画布实现定制外设。
• 应用级的处理器。（OSI：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层）

在最初的数字逻辑电路中，每个门电路都是用若干个分立的半导体器件和电阻、电容连接而成的。

1961年，美国德州仪器公司（TI）率先将数字电路的元器件制作在同一片硅片上，制成了集成电路（Intergrated Circuits，IC），并迅速取代了分立器件电路。

万物皆数：任何一个逻辑函数式都可以变换成与或表达式。（任何逻辑都可由一级与和一级或实现。）

任何逻辑函数式都可以转化为若干乘积项（product tems）之和的形式，亦称“积之和”形式。（数电）

ZYNQ PL部分等价于Xilinx的7系列芯片，包括6部分：可编程输入输出单元、基本可编程逻辑单元、嵌入式块RAM、布线资源、底层嵌入功能单元、内嵌专用硬核。

• 可编程输入输出单元：芯片与外界的接口。功能是完成不同电气特性下对输入输出信号的驱动和和需求匹配。IO端口是可编程模式，可灵活配置软件，适配不同的电气标准和IO物理特性。调整匹配阻抗、上下拉电阻和驱动电流。
• 可编程逻辑单元：FPGA是基于SRAM工艺。查找表的功能就是纯组合逻辑功能。FPGA内部寄存器可以配置为同步/异步复位或者置位、时钟使能的触发器、锁存器。FPGA依赖寄存器实现同步时序逻辑设计。理论上，一个基本LBC就是寄存器+查找表。优化后就是根据需求设计LUT和寄存器的配置比率。并优化内部连接构造。[Altera]可编程逻辑单元，LE(R+LUT)；多个LE，得到LAB，逻辑阵列模块。[Xilinx]可编程逻辑单元，CLB；每个CLB中有两个Slice逻辑片（4个LUT,8个触发器，其他逻辑），CLB在PL中排列为一个二维阵列，经由可编程互联连接到其他资源，并且紧邻开关矩阵。
• 块RAM：与Xilinx7系列是等同的，可以实现RAM、ROM和FIFO缓冲器。每个块 RAM 可以存储最多 36KB 的信息，并且可以被配置为一个 36KB 的 RAM 或两个独立的 18KB RAM。默认的字宽是 18 位，这样的配置下每个 RAM 含有 2048 个存储单元。分布式RAM，是指灵活地将LUT配置为RAM，ROM和FIFO等存储结构。
• 布线：可以连通FPGA内部所有单元。连线地长度和工艺会影响信号在连线上的驱动能力和传输程度。分为4类：全局布线、长线、短线和分布式布线。布局布线器会自动根据输入逻辑网表的拓扑结构和约束条件选择布线资源进而连接各个模块单元。
• 底层嵌入单元：PLL、DLL、DSP、CPU等。在FPGA内部集成PLL、DLL，有助于时钟的高精度、低抖动倍频、分频、占空比、相移等等。
• 内嵌专用硬核：专用性更强。ZYNQ的PL端内嵌由XADC数模混合模块。

ZYNQ PS部分：完整的ARM，并集成了内存控制器和大量外设。PL和PS两部分是独立供电的。