XILINX XC7Z020-2CLG484I可編程邏輯器件中文資料

一、型號(hào)與類(lèi)型

XILINX XC7Z020-2CLG484I是賽靈思（Xilinx）公司推出的一款高度可編程的系統(tǒng)級(jí)芯片（SoC），屬于Zynq-7000系列。這款芯片集成了基于ARM Cortex-A9的處理系統(tǒng)（PS）和28nm Xilinx可編程邏輯（PL），實(shí)現(xiàn)了軟件可編程性與硬件可編程性的完美結(jié)合。XC7Z020-2CLG484I以其出色的性能和靈活性，在嵌入式系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理、工業(yè)控制、汽車(chē)電子、醫(yī)療設(shè)備等多個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

　　廠(chǎng)商名稱(chēng)：XILINX

　　元件分類(lèi)：可編程邏輯器件

　　中文描述： 可編程邏輯器件

　　英文描述： PSoC/MPSoC Microprocessor，Zynq-7000 Family，ARM Cortex-A9，766 MHz，BGA-484

　　數(shù)據(jù)手冊(cè)：http://www.kmzr.net.cn/data/k01-36884211-XC7Z020-2CLG484I.html

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　　XC7Z020-2CLG484I概述

　　Xilinx Zynq?-7000 All Programmable SoC(AP SoC)系列將集成了基于ARM?處理器的軟件可編程性與FPGA的硬件可編程性，可在單個(gè)器件上集成CPU，DSP，ASSP與混合信號(hào)功能，從而實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵分析與硬件加速.可選單核Zynq?-7000S與雙核Zynq?-7000器件.Zynq?-7000S器件具有單核ARM?Cortex?-A9處理器，連接基于28nm Artix?-7的可編程邏輯，代表了可擴(kuò)展Zynq?-7000平臺(tái)的最低成本起點(diǎn).非常適合工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，如電機(jī)控制與嵌入式視覺(jué)應(yīng)用.Zynq?-7000器件配備雙核ARM?Cortex?-A9處理器，集成了基于28nm Artix?-7或Kintex?-7的可編程邏輯(高達(dá)6.6M邏輯邏輯單元與12.5Gb/s收發(fā)器)，擁有出色的功率性能，最大的設(shè)計(jì)靈活性，適用于多種嵌入式應(yīng)用設(shè)計(jì).

　　可選-3，-2，-2L，-1，-1L速度等級(jí)與商業(yè)/工業(yè)/擴(kuò)展溫度

　　每個(gè)CPU 2.5DMIPS/MHz，1GHz CPU頻率，ARMv7-A與Jazelle RCT執(zhí)行環(huán)境架構(gòu)

　　NEON?媒體處理引擎，矢量浮點(diǎn)計(jì)算單元，CoreSight?與程序追蹤宏單元

　　32KB指令，每處理器L1緩存32KB數(shù)據(jù)，512KB L2緩存，256KB片上存儲(chǔ)器

　　DDR3，DDR3L，DDR2，LPDDR2外部存儲(chǔ)器支持，2 x quad-SPI，NAND，NOR靜態(tài)存儲(chǔ)器支持

　　8通道DMA控制器，2 x UART，2 x CAN 2.0B，2 x I2C，2 x SPI，4 x 32位GPIO外設(shè)

　　2 x USB 2.0(OTG)，2 x三模千兆以太網(wǎng)，2 x SD/SDIO外設(shè)

　　RSA認(rèn)證，AES與SHA 256位解密與認(rèn)證，以實(shí)現(xiàn)安全啟動(dòng)

　　Zynq?-7000 AP SoC提供了更智能，更優(yōu)化與更安全的解決方案

　　卓越的集成性，性能與能力，可靠的生產(chǎn)力

　　XC7Z020-2CLG484I中文參數(shù)

　　制造商:Xilinx

　　產(chǎn)品種類(lèi):SoC FPGA

　　安裝風(fēng)格:SMD/SMT

　　封裝/箱體:CSBGA-484

　　核心:ARM Cortex A9

　　內(nèi)核數(shù)量:2 Core

　　最大時(shí)鐘頻率:766 MHz

　　L1緩存指令存儲(chǔ)器:2 x 32 kB

　　L1緩存數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器:2 x 32 kB

　　程序存儲(chǔ)器大小:-

　　數(shù)據(jù)RAM大小:-

　　邏輯元件數(shù)量:85000 LE

　　輸入/輸出端數(shù)量:200 I/O

　　最小工作溫度:-40 C

　　最大工作溫度:+100 C

二、工作原理

XC7Z020-2CLG484I的核心在于其獨(dú)特的架構(gòu)，它結(jié)合了ARM Cortex-A9處理器和Xilinx的FPGA技術(shù)。ARM Cortex-A9處理器負(fù)責(zé)處理系統(tǒng)的控制邏輯和高級(jí)計(jì)算任務(wù)，而FPGA部分則提供了靈活的硬件加速能力，可以針對(duì)特定應(yīng)用進(jìn)行高度定制化的邏輯設(shè)計(jì)。

1. 處理系統(tǒng)（PS）：PS部分包含了兩個(gè)ARM Cortex-A9 MPCore處理器，每個(gè)核心都能提供高性能的計(jì)算能力。這些處理器通過(guò)高速總線(xiàn)與FPGA部分相連，實(shí)現(xiàn)了處理系統(tǒng)與可編程邏輯之間的無(wú)縫協(xié)作。此外，PS還集成了豐富的外設(shè)接口，如以太網(wǎng)、USB、CAN總線(xiàn)等，方便與外部設(shè)備進(jìn)行通信。

2. 可編程邏輯（PL）：PL部分是基于Xilinx的FPGA技術(shù)構(gòu)建的，擁有高達(dá)85K的邏輯單元，可以支持復(fù)雜的邏輯設(shè)計(jì)和處理任務(wù)。用戶(hù)可以通過(guò)編程方式，根據(jù)具體需求定制FPGA的邏輯功能，實(shí)現(xiàn)硬件加速和性能優(yōu)化。

3. 交互與協(xié)作：PS和PL之間通過(guò)AXI（Advanced eXtensible Interface）總線(xiàn)進(jìn)行高速通信，確保了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸和處理。這種架構(gòu)使得XC7Z020-2CLG484I能夠同時(shí)處理復(fù)雜的軟件算法和硬件加速任務(wù)，大大提高了系統(tǒng)的整體性能。

三、特點(diǎn)

1. 高度可編程性：XC7Z020-2CLG484I是一款高度可編程的芯片，用戶(hù)可以根據(jù)具體需求定制FPGA的邏輯功能，實(shí)現(xiàn)硬件加速和性能優(yōu)化。這種靈活性使得該芯片適用于多種應(yīng)用場(chǎng)景，并能夠在不斷變化的市場(chǎng)需求中保持競(jìng)爭(zhēng)力。

2. 高性能處理器：集成了兩個(gè)ARM Cortex-A9處理器核心，每個(gè)核心都能提供卓越的計(jì)算和運(yùn)算速度。這使得XC7Z020-2CLG484I在處理復(fù)雜算法和大規(guī)模數(shù)據(jù)時(shí)具有顯著優(yōu)勢(shì)。

3. 大容量邏輯單元：擁有高達(dá)85K的邏輯單元，可以支持更復(fù)雜的邏輯設(shè)計(jì)和處理任務(wù)。這為用戶(hù)提供了更大的設(shè)計(jì)空間，使得他們可以根據(jù)具體需求定制更加復(fù)雜的硬件加速邏輯。

4. 豐富的外設(shè)接口：集成了多種外設(shè)接口，如以太網(wǎng)、USB、CAN總線(xiàn)、SPI、I2C等，方便與外部設(shè)備進(jìn)行連接和通信。這些接口不僅提高了系統(tǒng)的擴(kuò)展性，還使得XC7Z020-2CLG484I能夠輕松融入各種復(fù)雜的系統(tǒng)中。

5. 低功耗設(shè)計(jì)：采用了先進(jìn)的低功耗技術(shù)，能夠在滿(mǎn)足高性能需求的同時(shí)盡量降低功耗消耗。這對(duì)于需要長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行和便攜式設(shè)備的應(yīng)用場(chǎng)景尤為重要。

6. 安全性：支持RSA認(rèn)證、AES與SHA 256位解密與認(rèn)證等安全功能，確保了系統(tǒng)的安全性和可靠性。這使得XC7Z020-2CLG484I在需要高安全性的應(yīng)用場(chǎng)景中具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

四、應(yīng)用

1. 通信系統(tǒng)：XC7Z020-2CLG484I可用于無(wú)線(xiàn)通信設(shè)備、基站、衛(wèi)星通信等領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、處理和控制等功能。其高性能的處理器和豐富的外設(shè)接口使得它成為構(gòu)建高效通信系統(tǒng)的理想選擇。

2. 工業(yè)自動(dòng)化：在工業(yè)控制系統(tǒng)、機(jī)器人、自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)等領(lǐng)域中，XC7Z020-2CLG484I能夠?qū)崿F(xiàn)高速數(shù)據(jù)處理、運(yùn)動(dòng)控制和監(jiān)測(cè)等功能。其靈活的硬件加速能力和高性能的處理器使得它能夠滿(mǎn)足工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域?qū)?shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性的嚴(yán)格要求。

3. 視頻和圖像處理：具備強(qiáng)大的圖像和視頻處理能力，可應(yīng)用于視頻分析、圖像識(shí)別、實(shí)時(shí)圖像處理等領(lǐng)域。其大容量邏輯單元和豐富的外設(shè)接口使得它能夠輕松處理復(fù)雜的圖像和視頻數(shù)據(jù)，并提供高質(zhì)量的圖像處理效果。

4. 汽車(chē)電子：在汽車(chē)電子領(lǐng)域，XC7Z020-2CLG484I可用于車(chē)載娛樂(lè)系統(tǒng)、駕駛輔助系統(tǒng)、車(chē)載通信等方面。其高性能的數(shù)據(jù)處理和控制能力使得它能夠?yàn)槠?chē)電子系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的支持。

5. 數(shù)字信號(hào)處理：在音頻處理、信號(hào)采集、數(shù)字濾波

   等領(lǐng)域，XC7Z020-2CLG484I展現(xiàn)了其卓越的數(shù)字信號(hào)處理能力。FPGA部分的靈活性和高速處理能力，使得該芯片能夠輕松應(yīng)對(duì)復(fù)雜的信號(hào)處理算法，如FFT（快速傅里葉變換）、數(shù)字濾波器等，為音頻設(shè)備、雷達(dá)系統(tǒng)、無(wú)線(xiàn)通信等應(yīng)用提供強(qiáng)大的性能支持。

五、參數(shù)

以下是XC7Z020-2CLG484I的一些關(guān)鍵參數(shù)，這些參數(shù)反映了其性能和規(guī)格：

1. 處理器核心：

• 2個(gè)ARM Cortex-A9 MPCore處理器，每個(gè)核心最高可達(dá)800MHz。

• 支持NEON SIMD引擎和VFPv3浮點(diǎn)單元，提供高效的數(shù)學(xué)運(yùn)算能力。

2. 可編程邏輯（FPGA）：

• 邏輯單元數(shù)：約85,000個(gè)邏輯單元（LUTs）。

• DSP切片：包含多個(gè)DSP48E1單元，支持高性能的數(shù)字信號(hào)處理。

• 內(nèi)存塊：包括多個(gè)Block RAM（BRAM），總?cè)萘靠蛇_(dá)數(shù)MB，用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和緩存。

• I/O引腳：提供豐富的I/O資源，支持多種通信協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)。

3. 內(nèi)存：

• DDR3內(nèi)存接口：支持高達(dá)1GB的DDR3內(nèi)存，提供高速數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)能力。

• 內(nèi)部存儲(chǔ)器：包括用于程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的多種內(nèi)部寄存器和RAM。

4. 外設(shè)接口：

• 以太網(wǎng)：集成千兆以太網(wǎng)MAC控制器，支持高速網(wǎng)絡(luò)通信。

• USB：支持USB 2.0接口，便于連接外部設(shè)備。

• CAN、SPI、I2C等多種串行通信接口，滿(mǎn)足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

5. 功耗與封裝：

• 低功耗設(shè)計(jì)，支持多種功耗管理模式，以適應(yīng)不同應(yīng)用場(chǎng)景的能耗需求。

• 采用FCBGA484封裝，提供緊湊的封裝形式和良好的散熱性能。

6. 安全性：

• 支持AES、SHA-256等加密算法，提供硬件級(jí)別的安全保護(hù)。

• 集成安全存儲(chǔ)和密鑰管理功能，確保敏感數(shù)據(jù)的安全。

六、總結(jié)與展望

XILINX XC7Z020-2CLG484I作為一款高度可編程的系統(tǒng)級(jí)芯片，憑借其出色的性能、靈活性和豐富的功能，在多個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)了廣泛的應(yīng)用潛力。其集成了ARM Cortex-A9處理器和Xilinx FPGA技術(shù)的獨(dú)特架構(gòu)，使得該芯片能夠在處理復(fù)雜算法和大規(guī)模數(shù)據(jù)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)高效的硬件加速和性能優(yōu)化。

隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)高性能、低功耗、高可靠性的嵌入式系統(tǒng)需求日益增加。XC7Z020-2CLG484I憑借其卓越的性能和靈活的可編程性，將在這些領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。未來(lái)，隨著Xilinx不斷推出更新更先進(jìn)的SoC產(chǎn)品和技術(shù)，我們有理由相信，XC7Z020-2CLG484I及其后續(xù)產(chǎn)品將在更多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更廣泛的應(yīng)用和突破。

綜上所述，XILINX XC7Z020-2CLG484I是一款集高性能、靈活性、低功耗和安全性于一身的優(yōu)秀SoC產(chǎn)品，其廣泛的應(yīng)用前景和卓越的性能表現(xiàn)，使得它成為構(gòu)建高性能嵌入式系統(tǒng)的理想選擇。