Plateforme SoC monocœur à coût optimisé Cora Z7S pour applications d'IoT industriel

La plateforme Cora Z7S de Digilent est architecturée autour du puissant dispositif Zynq 7000S de Xilinx. Le Zynq 7000S est doté d'un processeur Arm Cortex™-A9 monocœur couplé à une logique programmable basée sur Artix®-7 28 nm (imaginez un Raspberry Pi et une carte FPGA réunis). Cette combinaison permet aux concepteurs matériels d'accéder à des ressources logicielles telles que des outils open-source et Linux, et aux concepteurs logiciels d'accéder à la configuration matérielle.

Architecture Zynq

L'APSoC Zynq est divisé en deux sous-systèmes distincts : le système de traitement (PS, Processing System) et la logique programmable (PL, Programmable Logic).

La logique programmable est presque identique à un FPGA Artix série 7 de Xilinx, à l'exception qu'elle contient plusieurs ports et bus dédiés qui la relient étroitement au système de traitement. La logique programmable peut être configurée directement par le processeur ou via le port JTAG. Le système de traitement comprend de nombreux composants, notamment une unité de traitement des applications (APU), une interconnexion AMBA, un contrôleur de mémoire DDR3 et divers contrôleurs périphériques dont les entrées et les sorties sont multiplexées aux 54 broches dédiées (appelées E/S multiplexées ou broches MIO).

Les spécifications du Zynq-7000S sont les suivantes :

• Processeur Cortex-A9 monocœur de 667 MHz
• Contrôleur de mémoire DDR3 avec 8 canaux DMA et 4 ports esclaves AXI3 hautes performances
• Contrôleurs périphériques à bande passante élevée : 1G Ethernet, USB 2.0, SDIO
• Contrôleurs périphériques à faible bande passante : SPI, UART, CAN, I²C
• CAN intégré de 1 Méch./s
• Programmable via carte microSD et JTAG
• Logique programmable équivalente au FPGA Artix-7
• 14 400 tables de correspondance (LUT)
• 28 800 bascules
• 225 Ko de RAM
• 2 systèmes de gestion d'horloge

Contenu de Cora Z7S

Avec sa vaste gamme d'interfaces matérielles (PHY Ethernet 1 Gbps, convertisseurs analogique-numérique, broches E/S à usage général), la plateforme Cora Z7S est idéale pour le développement d'une grande variété d'applications embarquées. Grâce à son format compact et à ses orifices de montage, la Cora Z7 peut être utilisée comme composant d'une solution plus étendue. Son logement de carte SD intégré, son interface Ethernet et sa solution d'alimentation lui permettent également de fonctionner indépendamment d'un ordinateur hôte.

La plateforme Cora Z7S peut être connectée à des shields Arduino standard pour encore plus de fonctionnalités. Elle a été conçue avec soin afin de garantir une compatibilité avec la plupart des shields Arduino disponibles sur le marché. Le connecteur de shield comporte 45 broches reliées au FPGA pour les E/S numériques à usage général. Grâce à la flexibilité des FPGA, il est possible d'utiliser ces broches pour presque tout, y compris la lecture/l'écriture numériques, les connexions SPI, les connexions UART, les connexions I²C et PWM. Six de ces broches (AN0 - AN5) peuvent également servir d'entrées analogiques asymétriques avec une plage d'entrée de 0 V à 3,3 V, tandis que six autres (AN6 - AN11) peuvent servir de paires d'entrées analogiques différentielles avec une plage d'entrée de 0 V à 1,0 V.

Vue supérieure de la plateforme Cora Z7S (source de l'image : Digilent, Inc.)

Prise en charge logicielle

La plateforme Cora Z7S est entièrement compatible avec la suite de conception Vivado de Xilinx. Cet ensemble d'outils combine la conception logique FPGA et le développement logiciel ARM embarqué dans un flux de conception intuitif et facile à utiliser. Il peut être utilisé pour concevoir des systèmes de tous niveaux de complexité, du simple programme sans système d'exploitation permettant de contrôler quelques LED à un système d'exploitation complet exécutant plusieurs applications serveur en même temps. Pour ceux qui ne souhaitent pas utiliser le processeur dans leur conception, il est également possible de traiter l'APSoC Zynq en tant que FPGA autonome.

Les plateformes Zynq sont parfaitement compatibles avec Linux, et Cora Z7S ne fait pas exception. Le projet PetaLinux est fait pour vous aider à vous lancer rapidement dans l'utilisation d'un système Linux. Pour en savoir plus, consultez le Centre de ressources Cora Z7.