一、Utralscale+ MPSOC 系统架构介绍

接触一款新的FPGA芯片之前，我们首先要理解这款芯片的基本信息，比如该芯片的面积资源，RAM资源，可用IO资源，时钟管理资源，是否有高速专用IO（GTx），高速IO最高速度是多少等等，闲话少说，直接进入正题。

ZYNQ系列目前这几年用的越来越多，熟悉这个系列的都知道，zynq系列芯片2012年开始，是一款SOC芯片，SOC简单说就是 CPU + FPGA架构，以前我们做FPGA产品的时候，由于FPGA处理速度快，不适合做主机，特别适合做从机设备，对于FPGA，它活干的快，干完它就等着就行了，我之前做过时钟系统，采用的是单片机 + Spartan6系列。这就是一个典型的CPU + FPGA架构。

说到ZYNQ系列，这类芯片就是将CPU和FPGA做到了一块芯片中，CPU和FPGA系统互联总线采用ARM的AXI总线互联，以后我会借助axi-vip单独讲解AXI总线的。在ZYNQ中CPU叫Process System，简称PS，一般是cortex-A9或者是cortex-A53。FPGA叫Programable logic，一般是A7或者K7系列的FPGA，简称PL。ZYNQ系列的好处有以下几点：

1、节省PCB板子的面积，设备可以做的更小，单独的CPU + FPGA架构，每一个芯片要正常工作，需要最小系统，也就是芯片能正常工作的基本电路，采用zynq系列，基本电路的元器件和布局走线要比多个芯片少很多。

2、总线上数据传输更快，数据量更大，更稳定，以前CPU和FPGA之间的控制采用的普遍是低速传输协议，比如IIC，SPI等，无论是在速度上，还是数据量上，都不及AXI总线，而且芯片内部相对于外部PCB布线，稳定性上也更好。

有好处就会有不足，我个人认为，ZYNQ的价格高，硬件成本就会上升。如果产品定位中高端，这个我个人认为可以忽略。

前面简单介绍ZYNQ背景，作为基础知识，是一定要了解的，下面我就来说Ultralscale+ MPSOC。

这款片子的PS一般是由两个或者四个cortex-A53 + 2个cortex-R5的64bit的CPU组成的，PS的特性总结以下几点：

1、A53 主频最高1.5Ghz， R5最高主频600Mhz

2、A53 支持32bit和64bit， R5只支持32bit

3、都支持单/双精度浮点运算

4、支持GPU

5、包括MEMORY 接口

6、8通道DMA

7、PS BNAK上有高速IO，支持网络，PCIE，SATA，USB3.0和DP显示，最高线速为6.0Gb/s，其中PCIE支持GEN1和GEN2的X1， X2和X4，最多支持两路SATA 3.1版本，DP最高5.4Gb/s，最多支持两路TX，不支持RX

8、网口，串口，IIC，SPI，SD，CAN接口

9、78个MIO，96个EMIO

10、8通道DMA

紫光5G量子芯片怎么破局？这三点很关键，国产芯片变高端

超级量子5G芯片对国产芯片破局很重要，紫光给国人传递三种信号：国产半导体自主研发是当前最迫切的，还是内循环最佳表现。对所有国产集成电路企业上，紫光芯片彰显出技术领先的优势，如果看美国科技的制裁，也会避免采用美国芯片技术。 量子芯片 在美国科技合

11、PS bank的电压和温度监控

PS特性和接口说完，来看看PL侧的特点，总结如下：

1、CLB（config logic blocks）包括LUT（look-up table）flip-flops和级联加法器组成

2、真双口36kb block ram，最多支持72bit位宽，可配成18kb的

3、utralRam，288kb，真双口，最高72bit，支持ECC

4、支持interlaken

5、支持PCIE

6、支持100G网口

7、支持视频编解码，h264和h265

8、PL bank的电压和温度监控

二、使用硬件环境介绍

我买的开发板是百度EdgeBoard计算卡lite版本，为什么选这个呢？单纯是因为这个板子便宜，接口比较丰富，PS侧的接口基本都用上了，PL侧引出很多可用的IO，PL则同时还支持MIPI摄像头和BT1120

后续要是继续学习机器学习，支持上有百度这条大腿，有论坛和百度内部的人员，入门应该会容易很多。当时买这个板子其实就是想学习机器学习，后来发现机器学习需要一定功力的理论基础，我这一块就是0，对于这款板子就只能跑一跑人家做好的历程，对我来说没什么意义，也浪费了好东西，所以我就打算从头来做，本身自己有着多年的zynq经验，上手其实不难，在做的过程中，总结分享一下，让后面的人更好的入门，上手，壮大我们这个行业！

哦，对了，最后，从vivado工程开始一步一步做的时候，需要准备一个xilinx的下载器，准备杜邦线，跟板子相连，下载bit文件和elf文件用，我还自己加了个开关，如下图：