【芯片设计- RTL 数字逻辑设计入门 番外篇 9 -- SOC 中PL端与PS端详细介绍】

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Programmable Logic and Processing System

在系统级芯片(SoC)的上下文中,"PL" 通常指的是可编程逻辑 (Programmable Logic)部分,特别是在使用了FPGA(现场可编程门阵列)技术的SoC中。例如,Xilinx 公司生产的 Zynq-7000 SoC 系列包含了ARM处理器核心(PS,Processing System)和紧密集成的FPGA部分(PL,Programmable Logic)。这种SoC设计允许系统设计者利用PS部分进行通用计算任务,而PL部分则用于实现特定的、可定制的硬件逻辑。

相比传统的SOC 芯片,Xilinx 公司ZYNQ 的最大优势在于,除了内嵌的硬核ARM 处理器自带的IO接口之外,能够利用FPGA 自由地构建符合应用需求的IO外设和基于verilog/HDL的算法。这给嵌入式系统设计带来的巨大的灵活性。

PL(Programmable Logic)特点

  1. 可重配置性
  • PL 部分可以在不更换硬件的情况下进行重新编程,这意味着你可以为特定应用设计自定义的硬件电路。
  1. 高度灵活性
  • PL 可以实现各种逻辑功能,包括简单的逻辑门到复杂的数字处理单元,如DSP(数字信号处理)单元。
  1. 与PS紧密集成
  • 在这些SoC中,PL与PS之间有高带宽、低延时的连接,允许两个部分高效协同工作。
  1. 专用接口
  • PL与外部世界的连接通常包括一系列IO引脚和高速接口,例如PCIe、以太网、USB等。
  1. 并行处理能力
  • 由于PL部分可以同时执行多个硬件任务,因此它非常适合处理并行计算密集型任务。

PS和PL之间的协同

  • 通信

    • PS和PL之间的通信可以通过多种方式实现,包括直接的总线接口、DMA(直接内存访问)传输或者通过共享内存。
  • 资源共享

    • PS和PL可以共享外设、内存和数据,这使得两者可以协同执行高复杂度的应用程序。
  • 应用举例: - 在通信领域,PL可以用于实现定制的编解码器,而PS则负责管理网络连接和数据流。

    • 在图像处理应用中,PL可以用于加速图像处理算法,如滤波和特征检测,而PS则处理高层次的任务,如用户界面和控制逻辑。

设计和开发工具

为了开发PL部分,设计者通常需要使用专门的硬件描述语言(HDL),如VHDL或Verilog。此外,FPGA制造商通常会提供设计套件和开发环境来辅助开发,例如Xilinx的Vivado Design Suite。

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