來源：嵌入式客棧
[導讀] 基於ZYNQ實現複雜嵌入式系統非常便利，其應用領域也越來越廣泛，本文來從對ZYNQ晶片架構的理解來談談個人體會。
俯瞰zynq
ZYNQ主要由兩大部分組成：
ZYNQ處理系統端PS所有的外設都連接在AMBA（Advanced Microcontroller Bus Architecture）總線，而基於FPGA設計的IP則可以通過AXI接口掛載在AMBA總線上，從而實現內部各組件的互聯互通。這裡涉及到兩個概念：
AMBA總線，熟悉ARM架構的朋友應該都大致了解， AMBA是ARM公司的註冊商標。是一種用於片上系統（SoC）設計中功能塊的連接和管理的開放標準片上互連規範。它促進了具有總線結構及多控制器或組件的多核處理器設計開發。自成立以來，AMBA已廣為應用，遠遠超出了微控制器設備領域。如今，AMBA已廣泛用於各種ASIC和SoC部件，包括在現代可攜式行動裝置中使用的應用處理器。
高級可擴展接口AXI（Advanced eXtensible Interface）：是ARM公司AMBA 3.0 和AMBA 4.0規範的一部分，是並行高性能，同步，高頻，多主機，多從機通訊接口，主要設計用於片上通訊。為啥說AXI是AMBA的一部分，看看下面兩個圖就可以比較清晰的了解。
ZYNQ的高度靈活性 靈活的PS端IO復用
硬體工程師往往發現對一個複雜的系統的布局布線，常常會很困難，也常因為不合理的布局布線而陷入EMC深坑。ZYNQ的IO引腳高度靈活性，無疑在電路設計方面提供極大的方便，可實現非常靈活的PCB布局布線。從而在EMC性能改善方面帶來了很大便利。
靈活的PS-PL互連接口
如上圖，比如I2C0則可以通過EMIO映射到PL端的引腳輸出，這無疑又增加了更多的靈活性！
PS-PL接口HP0-HP3：如上架構圖中AXI high-performance slave ports (HP0-HP3) 實現了PS-PL的接口
PS-PL接口GP0-GP1：如上架構圖中AXI general-purpose ports
兩個PS主接口連接到PL的兩個從設備
32位數據寬度
一個連接到CPU內存的64位加速器一致埠（ACP）AXI從接口，ACP 是 SCU （一致性控制單元）上的一個 64 位從機接口，實現從 PL 到 PS 的異步 cache 一致性接入點。ACP 是可以被很多 PL 主機所訪問的，用以實現和 APU 處理器相同的方式訪問存儲子系統。這能達到提升整體性能、改善功耗和簡化軟體的效果。ACP 接口的表現和標準的 AXI 從機接口是一樣的，支持大多數標準讀和寫的操作而不需要在 PL 部件中加入額外的一致性操作。
DMA, 中斷, 事件信號：
處理器事件總線信號事件信息到CPU
PL外設IP中斷到PS通用中斷控制器(GIC)
四個DMA通道RDY/ACK信號
擴展多路復用I/O (EMIO)允許PS外設埠訪問PL邏輯和設備I/O引腳。
時鐘以及復位信號：
四個PS時鐘帶使能控制連接到PL
四個PS復位信號連接到PL
靈活的時鐘系統
PS時鐘源：
PS端具有4個外部時鐘源引腳
PS端具有3個PLL時鐘模塊
PS端具有4個時鐘源可輸出到PL
PL端具有7個時鐘源
注意
PL和PS之間的時鐘同步是由PS端處理
PL不能提供時鐘給PS使用
豐富的IP庫
Zynq 是一種SoC，具有大量的標準 IP，這些部件不再需要重新設計而直接可用。以這樣的方式提升了設計抽象層級，加上重用預先測試和驗證過的部件，開發將被加速，而成本則可以降低。就像常說的：「 為什麼要重新發明輪子呢？」。
Vivado內置了大量的IP可供使用，比如數學計算IP，信號處理IP、圖像視頻處理IP，通信互連（乙太網、DDS、調製、軟體無線電、錯誤校驗）、處理器IP（MicroBlaze等）、甚至人工智慧算法IP。
比如信號處理IP，由於採用FPGA硬邏輯實現信號處理無需CPU計算，對於實現複雜的信號運算（比如實現一個非常高階的FIR濾波、多點FFT計算）具有非常大優勢。
雙ARM硬核處理器
如架構圖，ZYNQ內置了雙ARM Cortex-A9硬核，對軟體設計提供了極大的靈活性，在該處理器上可運行Linux,Android等複雜的作業系統，相比常規FPGA嵌軟核IP的做法具有更強大的運算處理能力，你可能會說其處理器的運算能力相比時下的其他ARM晶片或稍有不足，但基本能滿足常規的醫療、工業領域等嵌入式系統應用需求。
PL/PS的有機結合
通過前面的簡要分析介紹，不難發現PL可編程硬體邏輯及處理器單元的結合做的非常好。
試想，如果一個系統需要實現硬實時、硬並行，複雜外設互連繫統：
這兩種方案技術複雜度都非常高，硬體電路PCB設計比較複雜，軟體開發以及維護也會增加複雜度。而ZYNQ則可以很好的解決此類系統設計需求，真正做到system on chip，這也是SOC的一個很好的體現。
總結一下
ZYNQ這種高度靈活性，豐富的外設，豐富的IP庫，以及vivado強大易用的開發環境，對使用ZYNQ進行嵌入式系統設計帶來了非常多優勢。
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