Zynq与FPGA的区别

在数字电子领域，FPGA和Zynq是两个非常重要且经常被提及的概念。虽然它们可能有一些相似之处，但它们也存在一些显著的区别。本文将介绍Zynq和FPGA的区别，从多个角度对它们进行比较。

一、基本介绍

FPGA代表现场可编程门阵列。它是一种可编程逻辑器件，可以根据设计者的需要进行编程，从而实现增强的控制应用。 FPGA包含了大量的逻辑器件，并且它可以很容易地进行不同的配置和重新配置，支持各种协议和接口。

Zynq则代表着“Zynq-7000开发板”，它是一款Xilinx公司的SoC产品。Zynq将双核ARM Cortex-A9 MPCore集成到现场可编程门阵列（FPGA）中，这使得设计人员能够使用FPGA的灵活性来实现非常高性能的系统，并在同一芯片上实现基于 ARM 的控制平面功能。

二、架构差异

传统FPGA通常由可编程逻辑和可编程中间件组成。其中，可编程逻辑通常由大量的可编程逻辑单元（LUT）组成，而可编程中间件通常由大量的可编程寄存器和可编程时钟资源组成。与之不同的是，Zynq被设计成一种SoC，它将CPU与FPGA逻辑集成到同一个芯片中。这使得Zynq可以使用与FPGA相同的逻辑，但也可以与CPU和其他外设集成。

三、内核区别

与现代FPGA相比，Zynq具有更高级别的内核。例如，Zynq包含大量的IP核心，用于支持中断、DMA、高速器件之间的通信，以及其他一些复杂的功能。这些IP核心可以大大加快设计过程并提高设计的可靠性。

四、开发环境

由于Zynq是一个SoC，因此您可以使用一系列不同的开发工具进行Zynq的开发。这包括设备驱动程序、硬件抽象层和其他工具。Zynq还支持许多不同的开发语言和平台，包括C ++、Matlab和Python等。相比之下，传统FPGA需要使用专门的开发环境和语言，例如VHDL或Verilog。

五、示例代码

// 使用Verilog实现一个简单的4位加法器
module adder4bit(a,b,sum,carry);
input [3:0]a;
input [3:0]b;
output [3:0]sum;
output carry;
wire [3:0] temp_sum;
wire temp_carry;
assign carry = temp_carry;
assign sum = temp_sum;
genvar i;
generate
    for(i=0;i<4;i=i+1) begin
        full_adder FA(a[i],b[i],carry[i],temp_sum[i],temp_carry);
    end
endgenerate
endmodule

// 使用C++实现FPGA的PCIE访问程序
#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
#include "string.h"
#include "unistd.h"
#include "fcntl.h"
#include "sys/mman.h"

#define PCIE_ADDR 0x00000000
#define PCIE_SIZE 0x10000000

int main(int argc, char ** argv) {
    int dev_fd;
    unsigned long i;
    unsigned char *buf;
    dev_fd = open("/dev/mem", O_RDWR | O_SYNC);
    buf = (unsigned char*)mmap(NULL, PCIE_SIZE, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, dev_fd, PCIE_ADDR);
    // 将数据写入FPGA
    for (i=0;i<0x1000000;i++) {
        buf[i] = i;
    }
    // 从FPGA读取数据
    for (i=0;i<0x1000000;i++) {
        printf("%d\n", buf[i]);
    }
    return 1;
}