引言：本文介紹下Xilinx ZYNQ 7000系列SoC的功能特性、資源特性、封裝兼容性以及如何訂購器件。

1. 概述

Zynq-7000系列基于Xilinx全可編程（AP）SoC架構。這些產品在單個設備中集成了功能豐富的雙核或單核ARMCortex-A9處理系統（PS）和28nm Xilinx可編程邏輯（PL）。ARM Cortex-A9 CPU是PS的核心，還包括片上存儲器、外部存儲器接口和一組豐富的外圍連接接口。典型的Zynq-7000 AP SoC 芯片上用戶可見的接口和信號如圖1所示。

圖 1: Zynq-7000 AP SoC 的接口、信號和引腳

2. 資源概述

表1顯示了Zynq-7000系列SoC主要資源特性。

表1：Zynq-7000系列SoC主要資源特性

表2：器件組合封裝：最大I/O、GTP和GTX收發器

注意：

1.列出的所有封裝均為無鉛包裝(SBG485，豁免15)。有些封裝提供Pb選項。

2.CLG485封裝中的Z-7012S和Z-7015器件以及SBG485封裝的Z-7030器件是引腳對引腳兼容的。

3.PS I/O計數不包括專用DDR校準引腳。

4.HR=高范圍I/O，支持1.2V到3.3V的I/O電壓。

5.HP=高性能I/O，支持1.2V到1.8V的I/O電壓。

表3：器件組合封裝：最大I/O、GTP和GTX收發器（續）

表2中綠色虛線表明同一邏輯資源的器件，可以具有不同IO數量，紅色虛線表明同一封裝可以選擇不同的邏輯資源，這樣極大的增強了器件選擇的靈活性。

通常滿足初始設計要求的情況下，器件選型盡量選擇封裝兼容多的器件，硬件設計盡量兼容不同資源，可使后續產品增加功能可以直接原位替代資源少的器件即可。

3. Zynq-7000系列器件家族描述

Zynq-7000系列提供了FPGA的靈活性和可擴展性，同時提供了通常與ASIC和ASSP相關的性能、功耗和易用性。Zynq-7000系列中的一系列器件使設計師能夠使用行業標準工具從單個平臺瞄準成本敏感和高性能的應用程序。

雖然Zynq-7000系列中的每個設備都包含相同的PS，但設備之間的PL和I/O資源各不相同。因此，Zynq-7000和Zynq-7000SOC能夠服務于廣泛的應用如圖2所示，如汽車駕駛員輔助、駕駛員信息、工業電機控制、工業網絡和機器視覺、IP和智能攝像頭、LTE無線電和基帶、醫學診斷和成像等。

圖 2: Zynq-7000系列器件典型應用領域

Zynq-7000體系結構允許在PL中實現自定義邏輯，在PS中實現自定義軟件。它允許實現獨特和差異化的系統功能。PS與PL的集成允許兩個芯片解決方案（例如，帶FPGA的ASSP）由于其有限的I/O帶寬、延遲和功率預算而無法匹配的性能水平。圖3展示了Zynq-7000 SoC總架構。

圖3：Zynq-7000 SoC總架構

圖4展示了Zynq-7000 SoC內部詳細體系結構。

圖4：Zynq-7000 SoC內部詳細體系結構

賽靈思為Zynq-7000家族提供了大量的軟IP。獨立和Linux設備驅動程序可用于PS和PL中的外圍設備。VivadoDesign Suite開發環境使軟件、硬件和系統工程師能夠快速開發產品。采用基于ARM的PS還帶來了廣泛的第三方工具和IP提供商，并與Xilinx現有的PL生態系統相結合，如圖5所示。

圖 5：Zynq 生態系統

應用程序處理器的包含實現了對高級操作系統的支持，例如Linux。與Cortex-A9處理器一起使用的其他標準操作系統也可用于Zynq-7000系列。

PS和PL位于獨立的電源域上，使這些設備的用戶能夠在需要時關閉PL進行電源管理。PS中的處理器總是首先啟動，從而允許PL配置采用以軟件為中心的方法。PL配置由CPU上運行的軟件管理，因此它的引導類似于ASSP。

3.1 處理系統（PS）

如圖4所示，PS包括四個主要塊：

（1）應用處理器單元（APU）

圖 6: 應用處理器單元的框圖 （簡化版）

（2）存儲器接口

圖3：PL接口到PS內存子系統框圖

（3）互連

圖 8：連接 PS 和 PL 的 AXI 互聯和接口的構架

（4）I/O外圍設備（IOP）

圖9：MIO模塊框圖

圖9中，EMIO與PL邏輯資源直接互聯，并不直接連接外部IO管腳，通過EMIO可實現PS到PL IO擴展功能，EMIO接口擴展的IO需要進行物理管腳約束，而MIO不需要用戶約束。

3.2 邏輯資源（PL）

PL的主要功能包括：CLB邏輯塊、36Kb塊RAM、DSP切片、可編程I/O塊、低功率串行收發器（某些器件不包含）、PCI Express硬核、12位模數轉換器（XADC）和PL配置模塊，如圖10所示。

圖10：PL內部邏輯架構

3.3 系統級功能

系統級功能能橫跨PS和PL，包括：重置管理、時鐘管理、設備配置、硬件和軟件調試支持、電源管理、重置管理。

3.4 內存映射

Zynq-7000系列中的設備支持4GB地址空間，如表4所示。

表4：內存映射

4. 訂購信息

表5顯示了不同設備中可用的速度和溫度等級。某些設備可能不適用于所有速度和溫度等級。

表5：速度等級和溫度范圍

如圖11所示，訂購信息適用于包括無鉛在內的所有封裝。

圖11：訂購信息示例

1） 僅Z-7007S、Z-7012S和Z-7014S器件包含S；

2） -L1是低功率、-1L速度等級的訂購代碼；

3） -L2是低功率、-2L速度等級的訂購代碼；

4） CL為封裝類型；

5） G：是否含鉛選擇；

6）484：封裝管腳數；

7） C：溫度等級：C：商業級，0~+85℃，I：工業級，-40℃~+85℃，

E：擴展等級，0℃~100℃。