PYNQ-Z2 是一款基于Xilinx Zynq-7000 SoC的开发板,结合了FPGA和处理器的优势,可用于高性能计算、机器学习、数字信号处理等领域。该开发板采用了Python开发支持库,提供了一种易于使用的方法来控制和管理FPGA的可编程逻辑和处理器系统。板卡实物如图 1.7所示。
图 1.7 PYNQ-Z2 板卡
Xilinx官网资料显示,PYNQ-Z2 拥有丰富的可编程资源、I/ O接口、存储单元和拓展接口:
①Zynq XC7Z020-1CLG400C:
●650MHz双核Cortex-A9 处理器;
●DDR3 内存控制器,具有 8 个DMA通道和 4 个高性能AXI3 从端口;
●高带宽外设控制器:1 Gb / s以太网,USB 2.0,SDIO;
●低带宽外设控制器:SPI,UART,CAN,I 2 C;
●可从JTAG、Quad-SPI闪存和microSD卡进行编程;
●Artix-7 系列可编程逻辑;
●13,300 个逻辑片,每个具有四个 6 输入LUT和 8 个触发器;
●630 kB的快速block RAM;
●4 个时钟管理片,每个片都有一个锁相环(PLL)和混合模式时钟管理器(MMCM);
●220 DSP切片;
●片上模数转换器(XADC)。
②存储:
●带有 16 位总线@1 050 Mb / s的 512 MB DDR3;
●16 MB Quad-SPI闪存,具有出厂编程的全球唯一标识符(兼容 48 位EUI-48 /64 TM );
●MicroSD插槽。
③供电:
●由USB或任何 7~15 V电源供电。
④USB和以太网:
●千兆以太网PHY;
●USB-JTAG编程电路;
●USB-UART桥;
●USB OTG PHY(仅支持主机)。
⑤音频和视频:
●具有 24 bit DAC且支持I2S协议的 3.5 mm TRRS插孔;
●3.5 mm线路输入插口;
●HDMI接收端口(输入);
●HDMI源端口(输出)。
⑥开关、按钮和LED:
●4 个按钮;
●2 个滑动开关;
●4 个LED;
●2 个RGB LED。
⑦扩展连接器:
●两个标准Pmod端口;
●16 个FPGA I/ O接口(与树莓派接口共享 8 个Pin);
●Arduino屏蔽连接器;
●24 个FPGA I/ O;
●6 个XADC的单端 0~3.3V模拟输入;
●Raspberry Pi连接器;
●28 个FPGA I/ O(与Pmod A接口共享 8 个)。
在开发方面,PYNQ-Z2 使相关人员能够在无须设计可编程逻辑电路的情况下即可充分发挥Xilinx Zynq全可编程SoC的功能。通过PYNQ-Z2,可编程逻辑电路将作为硬件库导入并通过其API(Application Programming Interface,这里指SDK或Vitis)进行编程,其方式与导入和编程软件库基本相同,很大程度上节省了软件开发人员的学习成本。
有关PYNQ-Z2 的详细介绍,可以参看官方提供的PYNQ_Z2_User_Manual_v1.1 文档。总之,PYNQ-Z2 是一款高性能低成本的FPGA开发平台,适合FPGA初学者和业余爱好者使用。