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Zynq的開發(fā)方式和開發(fā)工具

汽車玩家 ? 來(lái)源:CSDN ? 作者:戰(zhàn)斗機(jī)上的飛行員 ? 2020-03-08 16:40 ? 次閱讀
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1、Zynq的開發(fā)四種方式

純PL開發(fā),純PS開發(fā)(helloworld),PS+PL(無(wú)操作系統(tǒng),跑裸跑程序),PS+PL(跑操作系統(tǒng))。

1.1 純PL開發(fā)

這個(gè)和一般的xilinx的FPGA沒(méi)有很大的區(qū)別。

1.2 純PS開發(fā)

典型的就是helloworld工程, 一種是傳統(tǒng)的arm的方式。還一種就是xilinx方法,這個(gè)是生成一個(gè)elf文件,這個(gè)elf文件包括了硬件配置信息(xmp),和裸跑程序(c文件)。

1.3 PS+PL(不跑操作系統(tǒng))開發(fā)

這個(gè)可以參考懶兔子博客二,三筆記,生成的elf文件包括了硬件配置信息(xmp),還有裸跑程序(c文件),另外還有一個(gè).bit文件可以看出和純PS開發(fā)的區(qū)別了。

1.4 PS+PL(跑操作系統(tǒng))開發(fā)

這個(gè)就需要BOOT.BIN,設(shè)備樹,linux內(nèi)核鏡像,文件系統(tǒng)了。

其中BOOT.BIN是由3部分組成的(boot.elf, .bit, fsbl.elf),boot.elf這個(gè)是由交叉編譯環(huán)境產(chǎn)生的,相當(dāng)于ssbl,.bit文件是PL使用文件,fsbl.elf這個(gè)是fsbl。

2、開發(fā)工具

2.1 獨(dú)立開發(fā)環(huán)境

PL—> Vivado

PS(ARM)–> SDK(Xilinx)或者第三方ARM開發(fā)工具

2.2 集成開發(fā)環(huán)境

SDSoC

2.3 獨(dú)立開發(fā)環(huán)境的四個(gè)步驟

(1) 系統(tǒng)架構(gòu)師確定硬件-軟件分區(qū)方案;

(2) 硬件工程師處理被分配到硬件中的功能,并將它們轉(zhuǎn)換或設(shè)計(jì)成IP核(Verilog/VHDL,也可用Vivado HLS實(shí)現(xiàn)C/C++高層次綜合);

(3) 利用Vivado IP Integrator 創(chuàng)建整個(gè)嵌入式系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)。包括開發(fā)需要的數(shù)據(jù)移動(dòng)工具(AXI-DMA、AXI Memory Master、AXI-FIFO 等),以及連接 PL IP 與 PS 的 AXI 接口(GP、HP 和 ACP),之后將此項(xiàng)目導(dǎo)入到SDK中;

(4) 軟件工程師使用SDK,開發(fā)PS中ARM處理器的驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用。

對(duì)于以硬件為中心的優(yōu)化流程,矛盾往往出現(xiàn)在不同的數(shù)據(jù)移動(dòng)工具和PL-PS接口以及寫入和調(diào)試驅(qū)動(dòng)程序與應(yīng)用,為避免重構(gòu)硬件造成軟件的變化,使得PS-PL開發(fā)更加緊密,賽靈思推出了SDSoC開發(fā)環(huán)境。將上述步驟(2)、(3)和(4)實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化,以縮短開發(fā)時(shí)間。該開發(fā)環(huán)境會(huì)生成必要的硬件和軟件組件,用以同步硬件和軟件并保存源程序語(yǔ)義,同時(shí)支持任務(wù)級(jí)并行處理和流水線化的通信與計(jì)算,從而實(shí)現(xiàn)高性能。SDSoC 環(huán)境會(huì)自動(dòng)安排所有必要的賽靈思工具(Vivado、IP Integrator、HLS 和 SDK),以生成針對(duì) Zynq SoC 的完整軟硬件系統(tǒng),而且所需的用戶介入程度很小。

一個(gè)SDSoC設(shè)計(jì)項(xiàng)目是建立在一個(gè)“平臺(tái)”之上的。所謂“平臺(tái)”包含硬件平臺(tái)和軟件平臺(tái)兩個(gè)部分,是一個(gè)設(shè)計(jì)開發(fā)可以復(fù)用的基礎(chǔ)性系統(tǒng)。

平臺(tái)是利用標(biāo)準(zhǔn)的Vivado、SDK和OS工具創(chuàng)建的。硬件平臺(tái)(HPFM)定義了諸如處理系統(tǒng)(PS,Processing System)、I/O子系統(tǒng)、存儲(chǔ)器接口等,這些工作都基于一個(gè)定義明確的端口接口(AXI、AXI-S,、時(shí)鐘、復(fù)位、中斷)。軟件平臺(tái)(SPFM)定義了OS、設(shè)備驅(qū)動(dòng)、啟動(dòng)加載程序(boot loaders)、文件系統(tǒng)、庫(kù)等。

基于C/C++源代碼的定制和專用硬件和軟件,用戶可以擴(kuò)展平臺(tái)。

SDSoC將平臺(tái)作為獨(dú)立的解決方案空間,基于平臺(tái)提供的資源去生成用于解決方案的IP。每個(gè)解決方案都是為一個(gè)平臺(tái)裁剪而成的。

一個(gè)擴(kuò)展名為xpfm的文件包含了硬件描述符XML文件(HPFM)和軟件描述符XML文件(SPFM)位置的參考。

2.4 Vivado

Vivado是基于IP的設(shè)計(jì),稱為block design(BD),調(diào)用已有的IP,用戶自己編寫的邏輯模塊也可以封裝成IP,然后在模塊blcok中連線。邏輯開發(fā)完畢,再轉(zhuǎn)到SDK,SDK會(huì)根據(jù)Vivado的硬件設(shè)計(jì)設(shè)置調(diào)用相應(yīng)的內(nèi)部驅(qū)動(dòng)代碼。(PL部分就如同ARM的總線AXI等掛的外設(shè))

2.5 SDK

SDK根據(jù)生成的.hdf文件匹配FSBL,只需添加main.c文件即可。

3、類似嵌入式 C/C++/OpenCL 應(yīng)用開發(fā)的體驗(yàn)–SDSoC

SDSoC? 開發(fā)環(huán)境可為異構(gòu) Zynq? AllProgrammable SoC 及 MPSoC 部署提供類似嵌入式 C/C++/OpenCL 應(yīng)用的開發(fā)體驗(yàn),其中包括簡(jiǎn)單易用的 Eclipse IDE 和綜合設(shè)計(jì)環(huán)境。SDSoC 提供業(yè)界首款 C/C++/OpenCL 全系統(tǒng)優(yōu)化編譯器,可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)的特性描述、可編程邏輯中的自動(dòng)軟件加速、自動(dòng)系統(tǒng)連接生成以及可加速編程的各種庫(kù)。此外,它還可幫助最終用戶及第三方平臺(tái)開發(fā)人員快速定義、集成和驗(yàn)證系統(tǒng)級(jí)解決方案,為其最終用戶實(shí)現(xiàn)定制化編程環(huán)境。(軟件工程師能夠?qū)?Zynq SoC 中的可編程邏輯和 ARM 處理系統(tǒng)進(jìn)行編程)

? 簡(jiǎn)單易用的 EclipseIDE 可用于開發(fā)支持嵌入式 C/C++/OpenCL 應(yīng)用的全面 Zynq All Programmable SoC 和 MPSoC 系統(tǒng)

? 只需一點(diǎn)按鈕,就可對(duì)可編程邏輯 (PL) 中的功能進(jìn)行加速

? 支持作為目標(biāo) OS 的裸機(jī)、Linux 與 FreeRTOS

? Xilinx 庫(kù)作為 Vivado HLS 的一部分,由聯(lián)盟成員提供,是可選硬件優(yōu)化的庫(kù)。

? OpenCL 在 2016.3 版中為早期的測(cè)試版。請(qǐng)聯(lián)系您的當(dāng)?shù)劁N售代表提出申請(qǐng)

下圖展示的是一個(gè)基于基礎(chǔ)平臺(tái)的完整SDSoC設(shè)計(jì)的整體結(jié)構(gòu)。需要加速的C/C++/SystemC功能成為了FPGA可編程邏輯(PL)中的IP,而其他功能保留在處理器系統(tǒng)(PS)中。同時(shí),SDSoC會(huì)在那些IP和PS系統(tǒng)間自動(dòng)生成互連。

3.1 系統(tǒng)級(jí)的特性描述

? 快速性能估算與面積估算可在幾分鐘內(nèi)完成,包括 PS、數(shù)據(jù)通信以及 PL

? 高速緩存、存儲(chǔ)器以及總線利用率的自動(dòng)運(yùn)行時(shí)儀表

? 可實(shí)現(xiàn)最佳總體系統(tǒng)架構(gòu)的便捷生成與探索

3.2 全系統(tǒng)優(yōu)化編譯器

? 可將C/C++/OpenCL 應(yīng)用編譯成全功能 Zynq SoC 與 MPSoC 系統(tǒng)

? 可在生成 ARM 軟件與 FPGA 比特流的可編程邏輯中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)功能加速

? 不僅可優(yōu)化系統(tǒng)連接,而且還支持吞吐量、時(shí)延以及面積權(quán)衡的快速系統(tǒng)探索

3.3 SDSoC開發(fā)流程

① SDSoC 環(huán)境使用快速估算流程(通過(guò)調(diào)用內(nèi)含的Vivado HLS)構(gòu)建應(yīng)用項(xiàng)目。這樣在數(shù)分鐘內(nèi)就能大致估算出性能和資源情況。

② 如果有必要,用適當(dāng)?shù)闹噶顑?yōu)化 C/C++ 應(yīng)用和硬件功能,并重新運(yùn)行估算直到實(shí)現(xiàn)所需的性能和占位面積。

③ 然后,SDSoC 環(huán)境構(gòu)建整個(gè)系統(tǒng)。該過(guò)程會(huì)生成完整的 Vivado Design Suite 項(xiàng)目和比特流,以及一個(gè)針對(duì) Linux、FreeRTOS 或裸機(jī)的可引導(dǎo)的運(yùn)行時(shí)間軟件映像。

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