Zynq 芯片架构由嵌入式处理器（Processing System, PS）与可编程逻辑（Programmable Logic, PL），以及 PS 与 PL 之间的互联总线组成。本文主要介绍 Xilinx Zynq 芯片开发所使用的软件，包括 Vivado IDE 与 Xilinx SDK 的介绍，以及 Zynq 芯片 PL 与 PS 两部分的基本开发流程。

目录

1 PL 部分

1.1 Xilinx Vivado 介绍

1.2 基于 RTL 代码的开发流程

1.3 基于 Block Design 的开发流程

2 PS 部分

2.1 Xilinx SDK 介绍

2.2 基于 C/C++ 代码的开发流程

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        在上一篇博文中，我们知道了 Zynq 芯片的基本架构 —— 嵌入式处理器（Processing System, PS）与可编程逻辑（Programmable Logic, PL），以及 PS 与 PL 之间的互联总线，集成在单一 SoC 上。在这里，我们将 Zynq 芯片的开发流程分为 PL 和 PS 两部分。

1 PL 部分

1.1 Xilinx Vivado 介绍

  Vivado IDE 是 Xilinx 公司（现在属于 AMD）推出的新一代集成开发环境，用于替代之前的 ISE 。Vivado 提供便捷、美观的用户图形界面，用于 Xilinx FPGA 的开发与应用。

        Vivado 是多语言的设计输入与综合工具，支持 Verilog、System Verilog 与 VHDL 语言。同时，Vivado 也包括了设计实现、仿真验证、时序分析、功耗分析等工具，可以帮助工程师高效定位并解决复杂 FPGA 设计中的问题。

Vivado HLx Editions 开始界面

        在 Zynq 的开发过程中，需要注意使用的 Vivado 版本，是否包含所需要的芯片型号。后续的 Zynq 开发介绍均使用 xc7z020clg 芯片，软件版本为 Vivado 2018.3。

1.2 基于 RTL 代码的开发流程

        RTL 是寄存器传输级（Register Transfer Level）的英文缩写，RTL 代码主要使用硬件描述语言（如 Verilog，VHDL）描述数字电路的输入输出，以及寄存器之间的传输关系。

        在 RTL 代码中，寄存器用于暂存数据，而传输线则表示数据在各寄存器之间的流动。RTL 代码结构清晰、易于理解，适用于描述中等规模以下的数字电路。

基于 RTL 代码的开发流程如下：

        1）新建 Vivado 工程；

        2）添加 RTL 设计文件与所需要的 IP；

        3）I/O 布局与时序约束；

        4）逻辑综合、布局布线、生成比特流；

        5）比特流配置。

1.3 基于 Block Design 的开发流程

        Vivado 提供一个叫做 IP Integrator 的工具，用于创建与设计 Block Design（.bd）文件。Block Design 可以理解为使用 IP 搭建的数字电路系统，主要通过可视化的操作（例如 IP 添加与位置移动、端口连线等方式）进行设计。

基于 Block Design 的开发流程如下：

        1）新建 Vivado 工程；

        2）创建新的 Block Design 文件，并添加所需要的嵌入式处理器或其他 IP；

        3）连接 IP 核并进行必要的配置，如时钟频率、接口协议等；

        4）右键点击 Block Design，选择 Create HDL Wrapper...，创建 HDL 文件；

        5）I/O 布局与时序约束；

        6）逻辑综合、布局布线、生成比特流；

        7）比特流配置。

2 PS 部分

2.1 Xilinx SDK 介绍

 Xilinx SDK 是 Xilinx 公司（现在属于 AMD）推出的集成开发环境，用于 Xilinx 嵌入式处理器（如 MicroBlaze，ARM Cortex-A9 等）的开发与应用，SDK 需要和 Vivado 创建的硬件设计配合使用。

Xilinx SDK 基于 Eclipse 开源标准，主要包括以下特性：

• C/C++ 代码编辑器和编译环境
• 应用程序构建配置和 Makefile 自动生成
• 集成调试与分析
• 源代码版本管理
• 专用的 FPGA 配置工具

Xilinx SDK 开始界面

2.2 基于 C/C++ 代码的开发流程

        在前面提到，SDK 程序需要和 Vivado 硬件设计配合使用。因此，SDK 程序的开发从导出硬件设计开始。

1）在 Vivado 工程中，选择 File -> Export -> Export Hardware...，勾选“Include bitstream”，导出硬件设计；

2）选择 File -> Launch SDK，启动 SDK 开发环境；

3）在 SDK 中，选择 File -> New -> Application Project，新建 SDK 应用工程；

4）编写 SDK 程序，选择 Project -> Build Project，编译工程；

5）最后配置 Run Configurations，勾选 “Program FPGA”，并运行 SDK 程序，就可以上板调试了。