Zynq可以作为独立的ARM或者独立的FPGA使用吗?

本文详细介绍了如何将Zynq-7000 SoC作为独立的ARM处理器或独立FPGA使用的方法。Zynq不仅包含高性能的ARM A9处理器,还集成了可编程逻辑资源,这使得它能够在不牺牲任何一方功能的情况下,灵活地适应不同的应用需求。

        Zynq-7000相对于通用的A9处理器+独立FPGA芯片有很多优势,但是对于有些产品的替换或者不太熟悉Zynq开发的工程师来说,可能需要一步一步来,比如先替换系统里的ARM或先替换系统里的FPGA。

        那么就有一个问题Zynq可以作为独立的ARM或者独立的FPGA使用吗?答案是肯定的,可以的。

        首先,Zynq可以作为独立的ARM使用是显而易见的,因为Zynq中ARM就是主处理器,上电启动过程也是由ARM来完成的,除了新建ARM工程时需要HDL硬件描述文件(HDL硬件描述文件的制作也很简单),其他都一样。

        其次,Zynq作为独立的FPGA使用其实也是可以的,首先我们可以跟使用传统的FPGA一样使用Vivado集成开发环境综合编译工程并通过JTAG接口下载bit文件。唯一的不同是在我们烧写启动时,我们需要把bit文件和FSBL源码合成为一个bin文件烧写后才能启动,上电启动时ARM会先运行加载FSBL程序,然后通过FSBL会加载FPGA的程序。FSBL程序是Xilinx提供的集成在SDK里的二级boot loader程序,我们在SDK集成开发环境中通过很简单的操作就可以完成FSBL程序和bit文件的合成。

        上图中红色框框出来的是二级boot loader程序,黄色框框出来的是FPGA程序,蓝色框框出来的是ARM的用户应用程序,如果我们把Zynq作为独立的FPGA使用时,我们就可以删除蓝色框即ARM用户应用程序,保留红色框二级boot loader程序和黄色框FPGA程序即可。

PS:Zynq入门视频教程见 https://www.ixigua.com/i6827819412335100430/

### 在 Zynq 中仅使用可编程逻辑 (PL) 部分而不使用处理系统 (PS) 的可能性及方法 在 Zynq-7000 系列器件中,虽然其架构设计主要是为了结合处理系统 (PS) 和可编程逻辑 (PL),但确实存在仅使用 PL 部分而不依赖 PS 的可能性。这种配置通常用于需要完全基于硬件实现的功能,或者当 PS 部分的资源不被需要时。 #### 1. 使用 PL 配置的可能性 Zynq-7000 器件本质上是一个 FPGA,因此即使没有启用 PS 部分,也可以通过配置工具将 PL 部分作为普通 FPGA 使用[^1]。这种方法适用于以下场景: - 设计完全基于硬件逻辑。 - 不需要 ARM Cortex-A9 处理器或其外设。 - 需要降低功耗或简化设计。 #### 2. 实现 PL 配置的方法 以下是实现仅使用 PL 部分的设计步骤: #### 创建项目 在 Vivado 中创建一个新的 RTL 项目,选择 Zynq-7000 系列器件作为目标设备。例如,选择 `xc7z020clg400-2` 器件[^2]。 #### 配置器件 在 Block Design 中,可以跳过添加 ZYNQ7 Processing System IP 的步骤,直接设计所需的 PL 逻辑。如果需要外部接口,可以通过引脚约束文件定义输入输出信号。 #### 编程文件生成 生成比特流文件 (`*.bit`) 时,确保未启用任何与 PS 相关的选项。最终的比特流文件可以直接加载到 PL 部分,而无需初始化 PS 部分[^3]。 #### 示例代码:引导加载配置 如果需要通过外部存储器(如 SPI Flash)加载比特流文件,可以使用类似以下的引导加载配置文件[^3]: ```text // arch = zynq; split = false; format = BIN the_ROM_image: { [offset = 0x200000]F:\Reference_Design_Files\test\system_top_wrapper.bit } ``` 此配置文件指定仅加载 PL 部分的比特流文件,而忽略任何与 PS 相关的内容。 #### 注意事项 - 确保所有时钟信号由外部源提供,因为 PS 部分通常负责生成主时钟。 - 如果需要调试功能,可以使用 JTAG 接口直接连接到 PL 部分。 ### 结论 通过上述方法,可以在 Zynq-7000 器件中实现仅使用 PL 部分而不启用 PS 的设计。这种方法充分利用了 ZynqFPGA 特性,同时避免了 PS 部分的复杂性和功耗开销[^1]。
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