一文加深对zynq内部结构的理解.doc

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1、一文加深对zynq内部结构的理解　　ARM已经在国内流行得一塌糊涂，各类教程、开发板（S3C2440，6410）层出不穷，归结下来，传统ARM开发包括以下几个步骤：　　（1）硬件电路板设计（对于Zedboard，相当于设计逻辑电路，PL工程师负责）；　　（2）基本模块裸机代码测试（UART，DDR2，其他外设）；　　（3）移植操作系统（如Linux，uCLinux，uCOS等）；　　（4）编写相应操作系统的驱动程序（可从（2）中移植过来）；　　（5）编写应用程序（或移植已有的应用程序）、界面设计（Qt）；　　一个有ARM开发经验的工程师，接触Zynq时很容易陷入误区：到底哪一部分需要由逻辑

2、完成，哪一部分由ARM完成？Zynq资料庞杂，怎样进行有效的学习？　　从前面基本介绍我们知道，Zynq内部PS就是ARM工程师的战场，调试代码都是基于PS进行，如果出现问题（硬件问题、驱动问题、软件版本问题）如何定位是一项非常耗时的任务，尤其加入了逻辑设计之后，调试难度大大增加了。所以在一颗芯片中集成了ARM和FPGA虽然提高了性能，但也带来任务划分不明确，调试复杂等新问题。Zynq官方例程的网址为，步骤较多，让人分不清到底是在做软件设计还是硬件开发。　　本节在参考了上面例程的基础上，进一步做了几个小例子来说明Zynq其实可以和普通ARM开发一样简单易学。将ARM设计与逻辑设计完全解耦，有

3、利于我们加深对zynq内部结构的理解。　　ARM工程师开发Zynq用到的软件环境主要有：　　PlanAhead+XPS：建立硬件工程，相当于在一个万用板上自己搭建一个单片机最小系统，我们需要将单片机的IO口连接不同的外设（LED，按键，液晶屏，串口等）；　　SDK：建立软件工程，编写基本模块程序；建立Bootloader工程；　　arm-xilinx-linux-gnueabi-gcc：交叉编译工具，编写基于Linux的应用程序和驱动程序；　　几乎所有ARM工程师都是从单片机开始学习，而且第一个实验一般都是流水灯实验。ZedBoard上既然有一个ARM芯片，有8个LED，能不能用ARM点亮

4、它们，并实现流水灯效果呢？我们来试试吧！　　笔者安装软件为ISE14.5，其他版本操作类似。　　（1）硬件电路板设计　　首先，运行PlanAhead软件（安装完成后，一般在桌面上会有快捷方式）。　　　　单击“CreateNewProject”，新建工程，为了方便叙述，连续点6次“Next”，直到出现下图：　　　　左上框中选择“board”，在下面框中找到ZedBoard并选中，点Next，一直到Finish，结束。　　在主面板左侧，点“AddSource”，添加一个嵌入式模块（这就是ARM核），选择如图所示。　　　　Next，点“CreateSub-Design”　　　　随便起个名吧，保留

5、默认，OK，Finish。这个步骤主要功能是添加我们的ARM核心到万用板上，但是还没有连线。　　这时PlanAhead会自动调用XPS，在XPS中，当有提问是否用BSB建立基本系统时，选“是”。OK，Next，出现下图：　　　　把原先右侧的所有硬件都Remove掉，因为我们需要自己连线。点Finish。　　看到了一个彩色的庞大系统，如下图所示。　　　　主窗口显示的就是Zynq内部结构图，主窗口上面有四个标签，“Zynq”表示图形化显示，“BusInterface”表示总线连接，“Ports”表示芯片外部IO连接，“Address”表示Zynq系统的地址映射。主窗口下有3个标签，有设计总结报

6、告、系统组成显示、图形设计显示。默认用系统组成显示，另外两种可以在设计完成后观察。　　我们点击Zynq系统组成框图中左上侧绿色的“I/OPeripherals“框，弹出IO口外设配置选项，展开最下侧的GPIO（点加号），勾上EMIO，并设置IO数目为8，如下图所示：　　　　点关闭，然后从主窗口上面标签的Zynq标签切换到Ports标签，展开processing_system7_0（点加号），找到GPIO_0，将它设置为连接到外部引脚，如图所示。　　什么是EMIO？什么是MIO？这是Zynq里面比较独特的特性。MIO就是ARM自己的手脚，完全由自己支配；而EMIO，则是FPGA的手脚，如果不

7、做任何处理，ARM说什么对它们根本不起作用。Zynq有一种机制，可以通过布线，将一部分FPGA手脚连接到ARM上，接受ARM指挥，这样就可以方便地扩展ARM的IO口，使ARM也像FPGA那样，任意设置外部引脚，非常灵活。这个实验中，我们用了8个FPGA引脚接受ARM控制，上面操作已经设置完毕了。　　接下来，需要检查硬件是否有错误。点击菜单Project-》DesignRuleCheck，如果在XPSConsole窗口中输