Board從入門(mén)到精通（五）：軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)

Zynq最大的優(yōu)勢(shì)在于，同時(shí)具備軟件、硬件、IO可編程，即All Programmable。在設(shè)計(jì)Zynq過(guò)程中，同樣要建立一種意識(shí)，就是從原來(lái)單純的軟件思維（或單純的硬件思維）中解脫，轉(zhuǎn)向軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)的開(kāi)發(fā)方法。

軟件設(shè)計(jì)，即基于ARM的軟件開(kāi)發(fā)，我們第三節(jié)里面已經(jīng)做過(guò)例子了，基本就是通過(guò)某一硬件地址映射寄存器與相應(yīng)的硬件進(jìn)行交互，這類(lèi)硬件包括ARM外設(shè)如GPIO，EMIO，SPI，TImer等，也包括掛載到AXI總線上的PL。除此之外，軟件還要處理好諸如操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)等高層任務(wù)。

硬件設(shè)計(jì)，即基于FPGA的邏輯開(kāi)發(fā)，主要通過(guò)實(shí)例化一些現(xiàn)成的IP，利用狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)自身邏輯功能，然后實(shí)現(xiàn)AXI接口與ARM進(jìn)行通信。

將軟硬件結(jié)合進(jìn)行設(shè)計(jì)，需要AXI總線。我們反復(fù)強(qiáng)調(diào)了AXI的重要性，可以說(shuō)它決定了軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)的成敗。

關(guān)于Zynq的網(wǎng)絡(luò)教程也有很多了，像懶兔子的 ，筆者初學(xué)Zynq時(shí)是按照他的教程一步步做實(shí)驗(yàn)的。本教程不會(huì)重復(fù)這些步驟，而是幫助初學(xué)者建立一個(gè)框架，剩下的就是自己通過(guò)查文檔、做實(shí)驗(yàn)去填充這些具體內(nèi)容。

我們大體劃分一下Zynq開(kāi)發(fā)的框架：
首先是需求分析，確定要做什么；之后將任務(wù)進(jìn)行細(xì)分，一般可以看哪些適合在FPGA上實(shí)現(xiàn)，單獨(dú)提出；剩下的則用PS。接著選擇通信接口，物理鏈路選擇GP或HP或ACP，協(xié)議選AXI-Lite，AXI-FIFO或AXI-Stream。劃分完畢，則邏輯工程師與ARM工程師從這里分道揚(yáng)鑣，按照各自任務(wù)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。

邏輯工程師需要集中精力做IP設(shè)計(jì)，將功能集成到一個(gè)用戶IP中，并留出通信接口與AXI通信。

ARM工程師則根據(jù)需求建立ARM裸機(jī)軟件工程或基于嵌入式Linux的工程，前者開(kāi)發(fā)周期較短，后者功能較強(qiáng)但需要為L(zhǎng)inux做很多準(zhǔn)備工作（引導(dǎo)，內(nèi)核，文件系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)，圖形界面開(kāi)發(fā)等）。雖然基于嵌入式Linux的開(kāi)發(fā)看上去很“酷”，但我們要把握好分寸，能用裸機(jī)實(shí)現(xiàn)的堅(jiān)決不用操作系統(tǒng)，否則只會(huì)勞民傷財(cái)。

各自開(kāi)發(fā)工作完成后，進(jìn)入聯(lián)調(diào)，ARM通過(guò)讀寫(xiě)PL映射寄存器來(lái)查看相應(yīng)功能是否正常，如果不正常則需要返工修改，反復(fù)測(cè)試，直到解決問(wèn)題為止。