Piattaforma SoC single core Cora Z7S ottimizzata nei costi per applicazioni IoT industriali

Cora Z7S di Digilent è realizzata a partire dal potente Zynq 7000S di Xilinx. Il dispositivo Zynq 7000S è dotato di un processore ARM Cortex™-A9 single core abbinato alla logica programmabile basata su Artix®-7 a 28 nm (si pensi a una combinazione di Raspberry Pi e una scheda FPGA). Questa combinazione consente ai progettisti di hardware di accedere a risorse software come Linux e a strumenti open-source e permette ai progettisti di software di avere accesso alla configurazione hardware.

Architettura di Zynq

L'APSoC Zynq è suddiviso in due sottosistemi distinti: il sistema di elaborazione (PS) e la logica programmabile (PL).

La PL è quasi identica a un FPGA Artix serie 7 di Xilinx, con la differenza che è dotata di diverse porte e bus dedicati che la associano strettamente al PS. La PL può essere configurata direttamente dal processore o tramite la porta JTAG. Il PS è costituito da molti componenti, tra cui l'APU (unità di elaborazione delle applicazioni), il sistema di interconnessione basato sull'Advanced Microcontroller Bus Architecture (AMBA), il controller di memoria DDR3 e vari controller periferici con ingressi e uscite multiplati a 54 pin dedicati (detti pin di I/O multiplati o pin MIO).

Di seguito sono elencate le specifiche per Zynq-7000S:

• Processore Cortex-A9 single core, frequenza di 667 MHz
• Controller di memoria DDR3 con 8 canali DMA e 4 porte slave AXI3 ad alte prestazioni
• Controller di periferiche ad alta larghezza di banda: 1 G Ethernet, USB 2.0, SDIO
• Controller di periferiche a bassa larghezza di banda: SPI, UART, CAN, I²C
• ADC su chip da 1 Msps
• Programmabile da JTAG e scheda microSD
• Logica programmabile equivalente a un FPGA Artix-7
• 14.400 tabelle di ricerca (LUT)
• 28.800 flip-flop
• 225 kB di RAM
• 2 tile per la gestione clock (CMT)

Dotazione con Cora Z7S

Con la sua ampia gamma di interfacce hardware, da Ethernet PHY a 1 Gbps a convertitori analogico/digitali e pin di input/output ad uso generale, Cora Z7S è una piattaforma ideale per lo sviluppo di numerose applicazioni embedded. Grazie al fattore di forma compatto e ai fori di montaggio, Cora Z7S è pronta per essere impiegata all'interno di una soluzione più grande. Lo slot incorporato per scheda SD, Ethernet e la soluzione di alimentazione consentono a Cora Z7S di funzionare indipendentemente da un computer host.

Cora Z7S può essere collegata agli shield Arduino standard per aggiungere funzionalità estese. La progettazione di Cora Z7S si è premurata di garantirne la compatibilità con la maggior parte degli shield Arduino attualmente in circolazione. Per le funzioni di I/O digitali per uso generale, il connettore shield ha 45 pin collegati all'FPGA. Grazie alla flessibilità degli FPGA, è possibile utilizzare questi pin praticamente per qualsiasi scopo, comprese lettura/scrittura digitale, connessioni SPI, connessioni UART, connessioni I²C e PWM. Sei di questi pin, AN0 - AN5, possono anche essere utilizzati come ingressi analogici a terminazione singola con un intervallo di ingresso di 0 ~ 3,3 V. Altri sei pin, AN6 - AN11, possono essere utilizzati come coppie di ingressi analogici differenziali con un intervallo di ingresso di 0 ~ 1,0 V.

Cora Z7S: vista dall'alto (immagine per gentile concessione di Digilent, Inc.)

Supporto software

Cora Z7S è totalmente compatibile con Vivado Design Suite di Xilinx. Questo set di strumenti unisce la progettazione logica FPGA e lo sviluppo software ARM embedded in un flusso di progettazione intuitivo e di facile utilizzo. Può essere utilizzato per progettare sistemi di qualsiasi complessità, da un sistema operativo completo per l'esecuzione di più applicazioni server in tandem, fino a un semplice software "basico" (bare metal) per il controllo di alcuni LED. Per coloro che non sono interessati a utilizzare il processore nel proprio progetto, è anche possibile trattare l'APSoC Zynq come FPGA autonomo.

Le piattaforme Zynq sono particolarmente adatte a essere incorporate nei sistemi Linux, e Cora Z7S non fa eccezione. Per facilitare l'approccio iniziale, è disponibile un progetto PetaLinux che permette di essere subito operativi in un sistema Linux. Per ulteriori informazioni, vedere Cora Z7 Resource Center.