zynq和fpga区别快速认识Zynq开发

Zynq的开发四种方式

ZYNQ中包含了两个部分，双核的arm和FPGA。根据XILINX提供的手册，arm模块被称为PS,而FPGA模块被称为PL。

ZYNQ内部包含PS和PL两部分，ZYNQ开发有一下四种方式：

A：纯PS开发

PS中包含2个ARM Cortex-9的内核，一些基本的外设扩展口以及Memory接口。PS中包含以下4个主要功能模块：

Application processor unit (APU)

Memory interfaces

I/O peripherals (IOP)

Interconnect

PS开发有两种方式：即传统的arm的方式和xilinx方法(这个是生成一个elf文件，这个elf文件包括了硬件配置信息(xmp)和裸跑程序(c文件))。

B：纯PL开发

PL即FPGA，这个和一般的xilinx的FPGA没有很大的区别。

C：PS+PL(不跑操作系统)开发

生成elf文件包括了硬件配置信息(xmp)和裸跑程序(c文件)，还有一个.bit文件。

D：PS+PL(跑操作系统)开发

这个就需要BOOT.BIN,设备树，linux内核镜像，文件系统了。

其中BOOT.BIN是由3部分组成的(boot.elf, .bit, fsbl.elf)，boot.elf这个是由交叉编译环境产生的，相当于ssbl，.bit文件是PL使用文件，fsbl.elf这个是fsbl。

之前刚开始学FPGA的时候用的是基于spartan的FPGA开发板，当上手ZYNQ后一直以为ZYNQ就是在资源上做了升级，我所要做的工作无非是把开发工具从ISE升级到VIVADO罢了，后来发现自己还是过于天真了，很多事都有存在的意思，上手之后便发现ZYNQ和之前的板子有区别。 

SOC FPGA

区别就是ZYNQ除了传统FPGA外，还把ARM核和FPGA结合在了一起，成为了内嵌处理器硬核的FPGA，即SOC FPGA，二者利用高速总线AXI4进行通信。

内部结构 PL与PS

由于它既有FPGA又有ARM,所以它同时具有ARM软件的可编程性和FPGA 的硬件可编程性，不仅可实现重要分析与硬件加速，同时还在单个器件上高度集成 CPU、DSP、ASSP 以及混合信号功能。

从结构来看，支持FPGA的部分称为PL(Programmable Logic),支持ARM的部分称为PS(Processing System),如下图所示。

可以看出PS部分有很多接口，如SPI,UART,CAN等等，这些接口的存在可以让FPGA不用写控制器去传输，节省了资源但是牺牲了速度。 

工作

PL端和PS端一般通过AXI4总线通信，使用AXI4的PL模块会有相应c驱动文件，用于PL端模块的控制。这些驱动文件有裸机版本，也有linux版本，linux运行时，如果调用pl端模块就使用这些驱动即可。

Zynq的启动分三个阶段。阶段0是BOOTROM的固化代码，不用管；阶段1中，first stage boot loader 首先配置PS端，之后硬件比特流对PL进行配置。阶段2运行用户程序，Linux的BOOT loader在这个阶段才开始运行。

ZYNQ并不能说是一个嵌入ARM核的FPGA。从它的启动过程就可以发现，绝对是ARM主导的，因此称它为以高性能FPGA为外设的双核ARM或许更为合适。

那么就有一个问题Zynq可以作为独立的ARM或者独立的FPGA使用吗？答案是肯定的，可以的。

首先，Zynq可以作为独立的ARM使用是显而易见的，因为Zynq中ARM就是主处理器，上电启动过程也是由ARM来完成的，除了新建ARM工程时需要HDL硬件描述文件（HDL硬件描述文件的制作也很简单），其他都一样。

其次，Zynq作为独立的FPGA使用其实也是可以的，首先我们可以跟使用传统的FPGA一样使用Vivado集成开发环境综合编译工程并通过JTAG接口下载bit文件。唯一的不同是在我们烧写启动时，我们需要把bit文件和FSBL源码合成为一个bin文件烧写后才能启动，上电启动时ARM会先运行加载FSBL程序，然后通过FSBL会加载FPGA的程序。FSBL程序是Xilinx提供的集成在SDK里的二级boot loader程序，我们在SDK集成开发环境中通过很简单的操作就可以完成FSBL程序和bit文件的合成。

上图中红色框框出来的是二级boot loader程序，黄色框框出来的是FPGA程序，蓝色框框出来的是ARM的用户应用程序，如果我们把Zynq作为独立的FPGA使用时，我们就可以删除蓝色框即ARM用户应用程序，保留红色框二级boot loader程序和黄色框FPGA程序即可。

审核编辑 ：李倩