17 mrt. 2015
3 minuten
Xilinx’s Zynq-7000 All Programmable (AP) System-on-Chip (SoC) biedt een nieuwe benadering voor het ontwerpen van embedded systemen, waarbij de grens tussen traditionele processoren en FPGA’s vervaagt. Deze componenten combineren de software-programmeerbaarheid van een processor met de hardware-programmeerbaarheid van FPGA’s. De Zynq AP SoC biedt ongeëvenaarde systeemprestaties, flexibiliteit en schaalbaarheid, maar tegelijkertijd ook de voordelen van lagere vermogensopname, lagere kosten en een snellere time-to-market.
Hoewel de Zynq AP SoC het ontwerpen van embedded systemen vereenvoudigt, zorgt een chip-down oplossing met Zynq toch nog voor diverse uitdagingen. Alle op Zynq gebaseerde ontwerpen hebben ‘enabling’ circuits nodig om goed te kunnen functioneren. Het gaat dan gewoonlijk om DDR3 SDRAM, Ethernet, USB, UART’s en spanningsregeling. Al deze circuits verdienen een zorgvuldige beschouwing.
Zo vraagt bijvoorbeeld het ontwerpen van de high-speed DDR3 interface voor Zynq een grondig begrip van de transmissielijntheorie. Bij de PCB-layout moeten de spoorlengten correct worden gekozen, de impedanties worden gecontroleerd en een juiste afsluitingsimpedantie worden gekozen. Als zo’n print slordig wordt ontworpen, kunnen maanden van ontwikkeltijd verloren gaan.
Ook de eisen aan de voedingsregeling voor Zynq kunnen de engineer voor problemen stellen. All Zynq AP SoC’s hebben diverse spanningsrails die verschillende spanningsniveaus voeren. Voor optimale prestaties moeten die spanningen vallen binnen nauwe toleranties. De voeding moet in de juiste sequentie starten en kunnen omgaan met variërende stroombelastingen en transiënten.
Tijd & geld
Elektronica-ontwerpers zijn gewend aan technische uitdagingen bij het tot stand brengen van functionerende ontwerpen. Maar het ontwerpen en debuggen van Zynq-enabling circuits kost geld en tijd. Het kostte bijvoorbeeld een ontwikkelafdeling wel drie man-maanden om de interface tussen Zynq en LVDS-enabled CMOS imagers en displays te ontwikkelen en testen.
Om het ontwerpen te vereenvoudigen en de ontwerpcyclus te verkorten, heeft Avnet een serie Zynq system-on-modules (SoM’s) ontwikkeld. Deze voorzien in de Zynq-functionaliteitm inclusief geheugen, configuratie, Ethernet, USB, and voeding. Bovendien bieden de SoM’s een evaluatiepad van evaluatie en ontwikkeling naar productie, alles met dezelfde hardware-oplossing.
MicroZed en PicoZed
Een van de eerste Zynq-SoM’s die Avnet produceerde, was MicroZed. Dat kan worden gebruikt als een stand-alone evaluatieboard maar ook worden gecombineerd met carrier-kaart, als een embeddable SoM. MicroZed bevat twee I/O-headers voor de verbinding met twee I/O-banken in de programmeerbare logica (PL) van de Zynq-7000 AP SoC. In de stand-alone modus zijn deze 100 PL I/O’s niet actief. Als het board is ingeplugd in een carrier-kaart zijn de I/O’s toegankelijk op een manier die wordt bepaald door het ontwerp van de carrier.
MicroZed; kijk voor meer informatie op http://microzed.org/product/microzed.
Omdat klanten vroegen om kleinere, robuustere en goedkopere SoM’s, bracht Avnet onlangs PicoZed uit. Deze biedt ontwerpers de flexibiliteit om te migreren tussen de 7010, 7015, 7020 en 7030 Zynq-7000 AP SoC’s, in een pencompatibele uitvoering. PicoZed bevat de normale functies die nodig zijn voor het ondersteunen van de core van de meeste SoC-ontwerpen en geeft eenvoudig toegang tot meer dan 100 gebruikers-I/O-pennen via drie MicroHeaders aan de achterkant van de module. De MicroHeaders zorgen ook voor toegang tot specifieke interfaces voor Ethernet, USB, JTAG, vermogen en andere stuursignalen, evenals de GTP/GTX transceivers op de 7015/7030 modellen. De transceiver-versies van PicoZed zijn een superset van de versies 7010/7020, waarbij vier high-speed seriële transceiverpoorten zijn toegevoegd aan de I/O-connectoren. Designers kunnen eenvoudig hun eigen carrier-kaart ontwerpen, de PicoZed inpluggen en beginnen met hun applicatieontwikkeling op een Zynq-7000 AP SoC subsysteem.
PicoZed ; kijk voor meer informatie op http://microzed.org/product/picozed.
Avnet ontwikkelde ook de Xilinx Zynq-7000 AP SoC Mini-Module Plus (MMP). deze ondersteunt de 7045 en 7100 Zynq-7000 AP SoC componenten en kan worden gecombineerd met het Mini-Module Plus Baseboard II en een Mini-Module Plus voeding tot een direct bruikbaar ontwikkelsysteem voor het maken van prototypen. The Zynq MMP SoM kan op een door de gebruiker gemaakte carrier-kaart worden geplaatst voor maatwerk-toepassingen die zijn gericht op productie.
Zynq MMP; kijk voor meer informatie op http://microzed.org/product/zynq-mmp.
Naast het vereenvoudigen van het hardware-ontwerp, biedt Avnet ook met software, firmware en HDL-ontwikkeling de nodige tools om snel te kunnen starten. Voor MicroZed, PicoZed en de hele portfolio van Zynq-SoM’s zijn ‘board support packages’ (BSP’s) beschikbaar. De SoM’s werken met de belngrijkste industriële operating systems en door referentie-ontwerpen en tutorials kan de engineer vertrouwd raken met de ontwikkeltools van Xilinx.
Kijk voor meer informatie over Avnet’s Zynq SoM oplossingen op http://www.microzed.org/.
Matt Burns, global IP&E technical marketing specialist, Avnet Electronics Marketing
Anderen lazen ook
