Dyplo 開發(fā)系統(tǒng)可以讓設(shè)計工程師很容易使FPGA進行硬件加速

作者：Steve Leibson, 賽靈思戰(zhàn)略營銷與業(yè)務(wù)規(guī)劃總監(jiān)

荷蘭的Topic 公司幫助客戶開發(fā)了不同應(yīng)用領(lǐng)域的嵌入式產(chǎn)品，包括醫(yī)療、工業(yè)、汽車、印刷、物流、以及半導(dǎo)體等。不管是哪個行業(yè)，由于市場競爭的壓力迫使產(chǎn)品研發(fā)周期縮短，并且能夠快速推向市場。Topic（有時候也稱TEP）決定創(chuàng)建一個操作系統(tǒng)擴展板，即基于賽靈思Zynq SoC的開發(fā)板來使自己和客戶都能夠大大的加速嵌入式開發(fā)！

Dyplo ，世界上第一個將FPGA和CPU集成的操作系統(tǒng)擴展板

基于Xilinx Zynq Z7015或Z7030 SoC的邁阿密 SOM

基于邁阿密嵌入式開發(fā)的開發(fā)工具包

為邁阿密SOM設(shè)計的弗羅里達系列接口板

客戶可縮短20%到30%的開發(fā)周期

Dyplo OS擴展板與賽靈思的VIVADO設(shè)計工具進行無縫對接，利用HLS(High Level Synthesis )和部分重配置功能生成所有必要的硬件或軟件程序文件。然后，Dyplo作為軟件操作系統(tǒng)的部分,從應(yīng)用層提取硬件并且在運行時動態(tài)管理硬件和軟件配置來實現(xiàn)系統(tǒng)性能優(yōu)化和節(jié)省功耗，克服了僅處理器才能實現(xiàn)的難題。通過這種方式，Dyplo可以讓Zynq的軟件工程師可以像開發(fā)常規(guī)軟件一樣的去使用FPGA集成的功能。根據(jù)Rene Zenden,Topic嵌入式系統(tǒng)架構(gòu)師兼聯(lián)合創(chuàng)始人的觀點,客戶在使用Topic Dyplo工具的開發(fā)周期可以減少20%到30%。

Dyplo的基本使用、功能、以及優(yōu)點，我們可以通過一個參考設(shè)計使用Topic的開發(fā)套件來演示。這讓工程師看到如何使用普通軟件編程語言開發(fā)和啟動他們的設(shè)計，并且非常容易從軟件領(lǐng)域轉(zhuǎn)換到FPGA邏輯領(lǐng)域。這個演示程序生動地說明，在芯片工作時，一些濾波器如何能夠在軟件和硬件之間進行簡單的切換，即通過點擊屏幕將濾波器從軟件陣列拖到硬件陣列。Dylpo能夠自動保持同嵌入式設(shè)計的信號連接性。Zenden解釋道：

Zynq SoC 的CPU是一個非常強大的CPU。盡管你可以單獨使用CPU做很多事。但是很多時候，我們?yōu)榭蛻粼O(shè)計系統(tǒng)，都是將CPU和FPGA結(jié)合起來使用。我們不需要專門的Zynq知識，也不需要知道整個Linux要多少堆棧。只需要使用C語言去編寫你的功能模塊。

如果需要的話，客戶可以添加他們自己的濾波器到這個參考設(shè)計，按照Dyplo的設(shè)計流程，轉(zhuǎn)換成HDL代碼 。Zenden解釋道：

“對于軟件濾波器。我們編譯C代碼。對于硬件濾波器，我們生成VHDL，如果有現(xiàn)成的用VHDL編寫的濾波器，也可以直接使用”

用來啟動設(shè)計的開發(fā)套件

正如上文所提到的，這個開發(fā)套件是一個原型系統(tǒng)，包括了一個可維護的Linux發(fā)行版和BSP，以及專用Zynq的Dyplo OS擴展板（驅(qū)動已經(jīng)實現(xiàn)）。這種從基于Zynq嵌入式開發(fā)到純軟件開發(fā)的轉(zhuǎn)變可以使你反復(fù)地直接從軟件中使用一個選項來建立一個你需要的新FPGA功能。這種工具有兩種類型：一個完整的醫(yī)療開發(fā)平臺和一個通用開發(fā)平臺。

Zynq使Dyplo的實現(xiàn)變得容易多了

Dyplo的目標(biāo)硬件平臺是CPU和FPGA組合。以Zynq平臺作為例子，最能體驗Dyplo獨特魅力。Zynq芯片是集成在了Topic的邁阿密SOM上。邁阿密SOM是針對當(dāng)前高性能的嵌入式系統(tǒng)提供的集成度高同時緊湊而且現(xiàn)成的處理解決方案。這個邁阿密SOM包括了一顆Zynq Z7015或者Z7030 SoC、512M字節(jié)的LPDDR3-533SDRAM、64M字節(jié)的QSPI 閃存、以及256M字節(jié)的NAND flash存儲器、還有為安全的sha - 256加密存儲而準(zhǔn)備的一個4kbit的 EEPROM，一個板載USB2.0 OTG端口，一個 10/100/1000Mbit/s 的以太網(wǎng)接口，一個JTAG接口，基于一個通用的3.3 v電源輸入的板載電壓調(diào)節(jié)器。所有這些板載功能加起來，整個邁阿密SOM也只有65x68mm大小。這么緊湊的主要原因是我們用了高度集成的Zynq SoC。

Topic 的嵌入式的緊湊的，基于Zynq的邁阿密SOM，大小只有65x68.4mm

在開發(fā)這三個嵌入式產(chǎn)品中，賽靈思的Zynq SoC到底有多重要呢？Zenden是這么說的：

Zynq 使得Dyplo的實現(xiàn)更加容易。它是一個推動者，因為現(xiàn)在所有東西都在同一個包。這個平臺現(xiàn)在可以跑Linux了。

集成的CPU，F(xiàn)PGA以及軟件使得我們實現(xiàn)Dyplo是如此的easy。Linux也是我們使用Zynq的原因。Dyplo可以使用Linux中的POSIX接口。我們利用FPGA的性能擴展成了一個操作系統(tǒng)。它是一個驅(qū)動者。它的集成可看作是一個內(nèi)核的補丁。