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适用于工业 IoT 应用的 Cora Z7S 成本优化型单核 SoC 平台

Digilent Cora Z7S 是围绕 Xilinx 强大的 Zynq 7000S 打造而成。Zynq 7000S 器件采用单核 ARM Cortex™-A9 处理器,并搭配基于 28 nm Artix®-7 的可编程逻辑(可视为将 Raspberry Pi 与 FPGA 板融为一体)。这种组合可允许硬件设计人员访问 Linux 和开源工具等软件资源,也让软件设计人员能够访问硬件配置。

Zynq 架构

Zynq APSoC 分为两个不同的子系统:处理系统 (PS) 和可编程逻辑 (PL)。

PL 几乎与 Xilinx 7 系列 Artix FPGA 完全相同,唯一的区别是,该 PL 配有几个将其紧密耦合到 PS 的专用端口和总线。PL 可由处理器直接配置,也可通过 JTAG 端口进行配置。PS 由许多元件组成,包括应用处理单元 (APU)、高级微控制器总线架构 (AMBA) 互连、DDR3 内存控制器以及各种外设控制器,而这些外设控制器的输入和输出均已多路复用至 54 个专用引脚(称为多路复用 I/O 或 MIO 引脚)。

Zynq-7000S 的规格如下:

  • 667 MHz 单核 Cortex-A9 处理器
  • DDR3 内存控制器,具有 8 个 DMA 通道和 4 个高性能 AXI3 从端口
  • 高带宽外设控制器:1G 以太网、USB 2.0、SDIO
  • 低带宽外设控制器:SPI、UART、CAN、I2C
  • 1 MSPS 片载 ADC
  • 可通过 JTAG 和 microSD 卡编程
  • 相当于 Artix 7 FPGA 的可编程逻辑
    • 14,400 个查询表 (LUT)
    • 28,800 个触发器
    • 225 KB 块 RAM
    • 2 个时钟管理模块

Cora Z7S 的构成

Cora Z7S 具有众多硬件接口(从 1 Gbps 以太网 PHY 到模数转换器和通用输入/输出引脚),因而成为开发各种嵌入式应用的理想平台。凭借小巧的外形和安装孔,Cora Z7 可作为大型解决方案的一个组件使用。利用板载的 SD 卡插槽、以太网和电源解决方案,Cora Z7 可以独立于主机计算机运行。

Cora Z7S 可以连接到标准的 Arduino 扩展板,以增加扩展功能。设计 Cora Z7S 时需要特别小心,以确保可与市场上的大多数 Arduino 扩展板兼容。扩展板连接器配有 45 个连接到 FPGA 的引脚,适用于通用数字 I/O。鉴于 FPGA 的灵活性,这些引脚几乎可用于所有连接操作,包括数字读/写、SPI 连接、UART 连接、I2C 连接以及 PWM。其中六个引脚 (AN0 - AN5) 也可用作单端模拟输入,输入范围为 0 V - 3.3 V,另外六个引脚 (AN6 - AN11) 可用作差分模拟输入对,输入范围为 0 V - 1.0 V。

Cora Z7S 顶视图(图片来源:Digilent, Inc.)

软件支持

Cora Z7S 可与 Xilinx 公司的 Vivado 设计套件完全兼容。该工具集可将 FPGA 逻辑设计和嵌入式 ARM 软件开发融入简单易用的直观设计流程中。该流程可用于设计任何复杂度的系统,从串接运行多个服务器应用的完整操作系统,到控制一些 LED 的简单裸机程序,不一而足。对于那些不想在设计中使用处理器的人来说,也可将 Zynq APSoC 视为独立的 FPGA。

Zynq 平台非常适合作为嵌入式 Linux 目标,Cora Z7S 也不例外。为帮助您入门,我们提供了一个 PetaLinux 项目,可以帮您快速上手并运行 Linux 系统。欲了解更多信息,请参阅 Cora Z7 资源中心

关于此作者

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Alex Wong 是美国国家仪器公司旗下 Digilent Inc. 公司的销售经理,面向全球客户推销 Digilent 的软件和硬件产品。Digilent 制造嵌入式开发工具、测试和计量设备,用于快速原型设计和培训。自 2000 年成立以来,Digilent 便与包括 Xilinx、Microchip、ADI、Texas Instruments 和 ARM 在内的领先半导体公司合作,推出采用最新嵌入式技术的产品。

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