基于Xilinx Zynq-7020/7010实现的双系统解决方案,低延时、低功耗,OpenAMP,ARM+FPGA

本文介绍了基于Xilinx Zynq-7020/7010 SoC的双系统解决方案,利用OpenAMP框架实现双核ARM Cortex-A9的非对称使用,一个运行Linux,另一个运行RTOS或裸机,以满足工业控制领域的低延时、高实时性需求。文章详细阐述了echo_test和matrix_multiply案例,展示了如何通过RPMsg进行CPU间通信。

现代工业设备系统要求越来越复杂,既要强大的多任务的事务处理能力,又需要低延时实时任务处理能力的需求,特别是工业自动化控制领域(如数控机床、机械臂)、电力监测领域(如DTU、继保设备、一二次融合设备)等应用场景尤为迫切。为了满足日益复杂的系统要求,基于Xilinx Zynq-7020/7010实现的双系统解决方案。
Xilinx Zynq-7020/7010是一款集成双核ARM Cortex-A9 + Artix-7 FPGA架构的单芯片SoC,它的OpenAMP框架可实现双核ARM Cortex-A9非对称使用方案,从而使双核ARM实现分别跑两个系统:一个ARM Cortex-A9跑Linux,一个ARM Cortex-A9作为实时核跑RTOS(FreeRTOS)或者裸机。实时核与FPGA端进行低延时的高速数据交换与实时通讯控制,低延时的实时任务要求。而跑Linux的 ARM核作为更上层应用,处理更复杂的业务事务。

Xilinx Zynq-7020/7010单芯片SoC方案配合双系统的应用为工业控制、电力一二次融合设备、医疗电子、测试测量、汽车电子、通信等应用是更灵活、更具优势的解决方案。

1、echo_test案例

1.1 案例功能

案例功能:CPU0使用RPMsg向CPU1发送数据,CPU1接收到数据后再使用RPMsg向CPU0回传数据。CPU0对回传的数据进行验证,并输出验证结果。

1.2 操作说明

将CPU1裸机或FreeRTOS可执行文件复制到评估板文件系统“/lib/firmware/”目录下,并执行如下命令加载CPU1程序。

Targe

ZynqXilinx公司提出的全可编程SoC架构,集成了单核或多核ARM处理器与Xilinx 16nm或28nm可编程逻辑,包括Zynq 7000 Soc,Zynq UltraScale+ MPSoC和Zync UltraScale+ RFSoC等系列[^1]。 ZYNQ由两个主要部分组成:一个以双核ARM Cortex - A9为核心构成的处理系统(PS,Processing System),和一个等价于一片FPGA的可编程逻辑(PL,Programmable Logic)部分[^2]。 基于Xilinx Zynq - 7020/7010实现双系统解决方案,具有低延时低功耗的特点,采用OpenAMP,是ARM + FPGA的架构。现代工业设备系统对多任务事务处理能力和低延时实时任务处理能力需求迫切,如工业自动化控制领域(数控机床、机械臂)、电力监测领域(DTU、继保设备、一二次融合设备)等。Xilinx Zynq - 7020/7010是集成双核ARM Cortex - A9 + Artix - 7 FPGA架构的单芯片SoC,其OpenAMP框架可实现双核ARM Cortex - A9非对称使用方案,使一个ARM Cortex - A9跑Linux,另一个ARM Cortex - A9作为实时核跑RTOS(FreeRTOS)或者裸机。实时核与FPGA端进行低延时的高速数据交换与实时通讯控制,满足低延时的实时任务要求,而跑LinuxARM核处理更复杂的业务事务[^3]。 随着异构多核成为行业主流架构,Xilinx推出的ZYNQ系列处理器出货量剧增。创龙科技的SOM - TLZ7x是基于Xilinx Zynq - 7000系列XC7Z010/XC7Z020高性能低功耗处理器设计的异构多核SoC工业级核心板,处理器集成PS端双核ARM Cortex - A9 + PL端Artix - 7架构28nm可编程逻辑资源,通过工业级B2B连接器引出千兆网口、USB、CAN、UART等通信接口,可通过PS端加载PL端程序,且PS端和PL端可独立开发。核心板经过专业的PCB Layout和高低温测试验证,稳定可靠,能满足各种工业应用环境[^5]。 ### 代码示例(伪代码) ```python # 伪代码示例,模拟Zynq双系统运行 # 假设使用Python模拟 # 定义ARM核1运行Linux def run_linux(): print("ARM Cortex - A9 running Linux for complex business transactions.") # 定义ARM核2运行实时系统 def run_rtos(): print("ARM Cortex - A9 running RTOS for low - latency real - time tasks.") # 模拟系统启动 if __name__ == "__main__": run_linux() run_rtos() ```
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