一种基于ZYNQ全可编程片上系统的高性能嵌入式计算模块的制作方法

本技术中涉及智能电子设备，特别涉及一种基于zynq全可编程片上系统的高性能嵌入式计算模块。

背景技术：

1、高性能嵌入式计算模块通常需要具备强大的处理能力、丰富的外设接口、低功耗设计以及适应多种应用场景的特点。结合了arm处理器和fpga的高性能嵌入式计算模块为嵌入式系统设计者提供了一种强大的工具，可以实现灵活、高性能和定制化的解决方案，满足各种复杂的嵌入式应用需求。高性能嵌入式系统采用核心板模式，可以提供更大的灵活性、可维护性，并且降低设计风险和成本。

2、现有技术中的常规高性能嵌入式计算模块，在使用过程中还存在下列问题：

3、常规高性能多核arm处理器通常不适合于高速数据采集和控制的应用场合，而如果额外配置fpga可编程器件，又将增加系统的功耗、封装成本和印制线路板(pcb)面积。

4、常规高性能嵌入式计算模块通常采用b2b(back to back)、lcc(leadless chipcarriers)和lga(land grid array)接口，这些接口没有统一标准，通用性差、灵活性差、集成度不高。

5、常规高性能多核arm处理器系统一般运行于对称多处理模式(symmetric multi-processing，简称smp)，不能同时满足人机接口处理和实时应用处理的要求；

6、因此需要一种基于zynq全可编程片上系统的高性能嵌入式计算模块。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种基于zynq全可编程片上系统的高性能嵌入式计算模块，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：一种基于zynq全可编程片上系统的高性能嵌入式计算模块，包括zynq处理器和两个arm处理器，zynq处理器采用标准smarc接口，zynq处理器运行于非对称多处理，两个arm处理器分别运行linux操作系统和嵌入式实时操作系统；

3、zynq处理器包括：

4、可编程逻辑，可编程逻辑串行uart接口、以太网mac控制器、lvds液晶控制、can控制器、高速总线控制器、采样控制器以及irig-b解码器；

5、处理系统，处理系统接入串行程序存储器、emmc数据存储器、铁电存储器、microsd卡、温度传感器、开门狗、rtc时钟芯片以及ddr动态随机存储器。

6、优选地，可编程逻辑和处理系统之间通过axi总线进行通信。

7、优选地，可编程逻辑和处理系统之间的通信端口包括axi_gp端口和axi_hp端口两类；

8、axi_gp端口由arm处理器做主控制端，用于pl内部寄存器管理和小数据搬移；axi_hp端口由可编程逻辑做主控制端，实现直接对arm处理器侧ddr动态随机存储器的读写操作。

9、优选地，可编程逻辑与arm处理器之间的数据交换以及两个arm处理器之间的数据交换均通过共享内存的方式实现。

10、优选地，其中一个arm处理器和另一个arm处理器之间通过中断实现快速消息的传送。

11、优选地，运行linux操作系统的arm处理器用于搭载文件系统、图形系统、网络通信应用功能；

12、运行嵌入式实时操作系统的arm处理器用于搭载实时通信和控制功能。

13、综上，本实用新型的技术效果和优点：

14、本实用新型中，通过采用zynq全可编程片上系统芯片，既具备可编程逻辑的灵活性和硬件加速性能，又具备了通用处理器系统的软件运行能力，zynq全可编程片上系统芯片是由赛灵思推出的一类芯片产品系列，这些芯片结合了可编程逻辑和嵌入式处理器，从而为用户提供了一个集成的、全可编程的系统解决方案，这种芯片融合了fpga的灵活性和arm处理器的通用计算能力，适用于多种应用场景。

技术特征：

1.一种基于zynq全可编程片上系统的高性能嵌入式计算模块，包括zynq处理器和两个arm处理器，所述zynq处理器采用标准smarc接口，其特征在于：所述zynq处理器运行于非对称多处理，所述两个arm处理器分别运行linux操作系统和嵌入式实时操作系统；

2.根据权利要求1所述的一种基于zynq全可编程片上系统的高性能嵌入式计算模块，其特征在于：所述可编程逻辑和处理系统之间通过axi总线进行通信。

3.根据权利要求2所述的一种基于zynq全可编程片上系统的高性能嵌入式计算模块，其特征在于：所述可编程逻辑和处理系统之间的通信端口包括axi_gp端口和axi_hp端口两类；

4.根据权利要求3所述的一种基于zynq全可编程片上系统的高性能嵌入式计算模块，其特征在于：所述可编程逻辑与arm处理器之间的数据交换以及两个arm处理器之间的数据交换均通过共享内存的方式实现。

5.根据权利要求4所述的一种基于zynq全可编程片上系统的高性能嵌入式计算模块，其特征在于：其中一个所述arm处理器和另一个arm处理器之间通过中断实现快速消息的传送。

6.根据权利要求1所述的一种基于zynq全可编程片上系统的高性能嵌入式计算模块，其特征在于：运行linux操作系统的所述arm处理器用于搭载文件系统、图形系统、网络通信应用功能；

技术总结
本技术公开了一种基于ZYNQ全可编程片上系统的高性能嵌入式计算模块，涉及智能电子设备技术领域，包括ZYNQ处理器和两个ARM处理器，ZYNQ处理器采用标准SMARC接口，ZYNQ处理器运行于非对称多处理，两个ARM处理器分别运行Linux操作系统和嵌入式实时操作系统；本技术通过采用ZYNQ全可编程片上系统芯片，既具备可编程逻辑的灵活性和硬件加速性能，又具备了通用处理器系统的软件运行能力，ZYNQ全可编程片上系统芯片是由赛灵思推出的一类芯片产品系列，这些芯片结合了可编程逻辑和嵌入式处理器，从而为用户提供了一个集成的、全可编程的系统解决方案，这种芯片融合了FPGA的灵活性和ARM处理器的通用计算能力，适用于多种应用场景。

技术研发人员：王强强,李燕,刘兴盛
受保护的技术使用者：南京汇创电力科技有限公司
技术研发日：20231227
技术公布日：2024/9/23