ZYNQ嵌入式处理器FPGA单芯片方案的特点及应用

该器件的软硬件都可以编程，如果是处理器的开发人员，可以用处理器软件来做开发，扩展到它的硬件FPGA的部分;如果是硬件的工程师，可以用FPGA做硬件加速器。

Zynq-7000的ARM处理系统

包括ARM双Cortex-A9 MPCore、存储器接口和通用外设三部分，并用AXI4实现开放式的标准互联。

具体来看，Zynq处理器的ARM内核架构带NEON扩展的双ARM Cortex-A9 MPCore，这种架构专门用于支持图形应用或者是图形加速器，支持单、双精度浮点运算，工作频率可达到800MHz。

存储器的接口也是对应可以支持DDR2、DDR3、LPDDR2、ZxQSPI、NOR、NAND闪存，内含了L1和L2的高速缓存，总量可以达到512KB，同时还有片上的256KB存储器。

通用外设具有集成的存储器映射外设。另外还有强大的AXI4开放式标准互联。AXI4是高带宽、低延时的行业标准，是ARM自己定义的AMBA第四代总线架构，专门用作连接ARM的处理器、外设和FPGA。而且带有ACP的端口，此端口让开发工程师可以增加更多的软核处理器。整个处理系统是可以单独启动的，也就是说，软件工程师可以完全地对处理器编程，而不需要硬件工程师的协助。

Zynq的应用

在Zynq的四个系列里，7010和7020针对较低端的应用，像消费类或者是汽车辅助驾驶应用等，7030和7045针对工业、通讯、国防、广播级的应用等。

其中，2011年初暂定为Zynq-7040的型号现被7045取代，主要是为了满足有线、无线和视频广播市场领域客户新的高端应用需求，并将当前该系列采用12.5 Gbps技术的收发器数量增加至16个。这将实现更多的桥接应用，并实现更宽的高速DAC/ADC连接。新增的可编程逻辑功能(DSP、BRAM 和逻辑)可为设计人员带来更高的信号处理能力，以满足滤波、数字转换以及其它功能要求，同时还能灵活地定制各种特定功能。Zynq-7045是Zynq系列的首款高端器件，其应用范围从下可以拥有30,000逻辑单元，专门针对成本敏感型应用如工业、汽车电子以及消费类电子，从上逻辑单元可达350,000个，帮助客户在单一可扩展平台上，实现需要最高容量及性能的多种应用。

“客户会根据不同的应用选用不同的器件，甚至同时选用多个器件，这就体现了在Xilinx的7系列里，统一架构的优势可以在不同的平台上无缝移植IP。”Vin说道。而Zynq器件最便宜的低于15美元。

具体应用方案，以Zynq用于汽车驾驶员辅助为例(图7)，据统计，驾驶员20分钟就会有疲劳现象，效率降低，智能的好处可以兼顾多画面和摄像头。例如一些汽车里的“鸟眼”360°控制雷达，可以把很多图像连在一起，开车时驾驶员可以观察到360°广角的情况。Zynq可以支持包括用视频摄像头去配合红外传感器和雷达传感器看不同的路面状况，比如是否压线、走出路面等，然后做出调整。“无论是价格低廉的大众还是高端的奔驰类汽车，7010和7020都可以发挥效能。”Vin称。

在工厂自动化方面，Zynq的灵活性可以满足系统上市时间的需求，同时提供系统内编程的功能，让客户在单一的平台上可以支持更多的标准，而功耗和成本可以满足需求。从性能来讲，它可以实施工业联网和电机控制硬件加速器，并提供高带宽、低延时。

Cortex-A9与MicroBlaze互补

那么，Xilinx的传统处理器核——MicroBlaze软核与PowerPC硬核的未来会如何?据悉，Xilinx的32位软核MicroBlaze还在使用，但与ARM Cortex-A9定位不同。MicroBlaze是相对较小、性能较低的核，二者所针对的应用领域也不一样。Xilinx将继续发展MicroBlaze。

未来PowerPC不会在Xilinx的新产品中出现，但是现在还会继续支持原有的客户。

Zynq定位更高的应用价值

Zynq会与其他Cortex-A9 ASSP竞争吗?Xilinx认为不会直接竞争，因为“不是Xilinx的目标市场”。Xilinx全球高级副总裁兼亚太区执行总裁汤立人称。“Xilinx的产品是可扩展处理平台(EPP)。而传统的A9产品已经是定制好的，例如已经集成了一定的存储、PCIe等。”但由于Zynq把FPGA逻辑与ARM连接在一起，用户可以集中精力在算法而不是硬件方面，并随时将这套算法移植到其他硬件上，用户只需要掌握相关应用领域的技能就可以设计了。

传统A9的程序可以直接转到Zynq上;一些传统的A9 无法实现的功能，例如高清转化，仍然可以转到Zynq上，并且将复杂的转化部分放到FPGA中进行，来实现传统方法达不到的功能。