本系列文章我們介紹下Xilinx公司的ZYNQ SOC軟件開發，軟件設計採用的硬件平台為Xilinx XC7Z035-2FFG676。通過該系列文章我們學習ZYNQ SOC軟件開發的基本流程、MIO使用、EMIO使用以及中斷資源的使用等相關入門類知識，同時掌握Xilinx Vivado軟件調試相關的方法等。作為本系列開篇文章，本文學習以下內容：

• ZYNQ-7000 SOC軟件開發流程
• 實現ZYNQ SOC Hello word實驗例程（熟悉開發流程）

1.ZYNQ-7000 SOC軟件開發流程

ZYNQ-7000 SOC是Xilinx公司推出的FPGA+ARM架構的單芯片片上系統（SOC），它在性價比、性能、成本及可升級性等眾多方面相對於單純的FPGA邏輯或者ARM處理器具有很大優勢。目前，市面上ZYNQ SOC的應用也是非常的廣泛，如自動駕駛、視聽娛樂、機器視覺、蜂窩網通信等等。

ZYNQ SOC的開發流程與以往的純FPGA邏輯開發有所不同，這一點我們在後續文章專門進行相關的介紹。圖1給出了進行ZYNQ SOC開發的流程框圖。

圖1、ZYNQ SOC開發的流程框圖

從圖1中我們可以看到：

1.項目任務需求實現功能劃分

我們在進行ZYNQ SOC項目開發時，一般先對項目需求展開分析，將設計任務合理劃分為硬件設計（Vivado：FPGA邏輯設計）和軟件設計（SDK：ARM嵌入式軟件設計）。一般來說FPGA邏輯執行速度快，延遲小，實現固定算法、高速接口處理等，軟件則實現執行速度慢，複雜控制部分功能。

2.硬件平台設計

利用Vivado開發環境搭建SDK硬件配置環境是ZYNQ SOC設計的第一步。我們在IP Integrator集成環境內實現PS配置，如DDR3、時鐘、MIO、PL和PS時鐘、中斷等；完成各個IP模塊信號連接；驗證各個IP連接正確性；生成整個硬件平台的頂層HDL文件。

然後，對工程添加管腳約束（不使用FPGA外設管腳，可不添加），經過綜合、實現，生成硬件bit流文件。最後將硬件配置信息導入到SDK完成硬件平台搭建。

3.SDK軟件設計

硬件配置信息導入到SDK後，我們就可以創建板級支持包（.bsp），建立應用工程，進行軟件開發與調試，最終生成.elf文件。

4.配置文件下載

生成.elf文件後，我們可以將比特流文件和該文件一起產生可執行文件，並下載到配置存儲器中，完成配置文件存儲。待電路板上時，按照對應的啟動模式加載配置文件，實現硬件和軟件啟動。

2.Hello word實驗例程

2.1實驗系統框圖

本實驗通過使用SDK自帶的測試例程實現Hello Word語句輸出，系統框圖如2所示。

圖2、實驗系統框圖

2.2硬件平台設計

我們利用Xilinx Vivado集成開發環境搭建硬件平台。

1.建立Vivado工程

step2.輸入工程名稱及工程路徑，點擊NEXT。

Step3：建立空工程，點擊NEXT。

Step4：選擇芯片型號。

Step5：點擊Finish，完成工程建立。

Step6：點擊IP INTEGRATOR，然後點擊Create Block Design，創建系統框圖。

Step7：點擊圖中“+”，添加IP

Step8：在Serach里搜索ZYNQ，然後雙擊過濾顯示的ZYNQ7 Processing System。

Step9：點擊Run Block Automation，自動添加ARM外設I/O

Step10：點擊OK

Step11：將鼠標放置在FCLK_CLK0，彈出鉛筆符號時，按住左鍵拖到M_AXI_GP0_ACLK管腳，完成PS時鐘到PL時鐘連接（不用FPGA邏輯資源，可以不用連接）。

Step12：雙擊processing_system7_0，進行配置PS，首先配置PS和PL時鐘。

Step13：PS DDR3 內存配置，電路板上使用的內存型號：MT41K256M16 RE 125。

Step14：配置PS MIO接口電壓和MIO管腳配置。配置完成後，點擊OK，完成PS配置

Step15：連接IP配置及連接後，驗證模塊連接的正確性；另外可以刷新模塊布局。

Step16：選擇system.bd，右擊選擇Generate Output Products

Step17：點擊Generate

Step19：選擇system.bd，右擊選擇Create HDL Wrapper，產生工程頂層文件。

Step20：選擇選擇 Leave Let Vivado manager wrapper and auto update，單擊 OK

Step21：查看頂層文件。

Step22：產生硬件bit流文件。點擊Generate Bitstream，在彈出的對話框中選擇Yes

Step23：點擊OK，進行編譯。

Step24：完成比特流文件生成，點擊Cancel，至此完成硬件設計。

Step25：導入硬件SOC配置信息到SDK，File->export->–>Export Hardware

Step26：如果包括FPGA比特流文件，需要勾選Include bitstream

Step27：導入配置文件到SDK，File->–>Launch SDK，彈出的菜單，點擊OK，完成SDK導入。

2.3 軟件設計

Step1：硬件設計加載到SDK後，顯示界面如圖所示。

Step2：新建軟件應用工程，File->New->–>Application Project

Step3：新建應用工程，命名HelloWord，點擊NEXT

Step4：我們選擇SDK自帶的Hello Word測試例程，點擊Finish

Step5：生成應用工程

Step6：開始調試，右擊HelloWord，選擇Debug As->Debug Configurations

Step7：雙擊Xilinx C/C++ application(System Debugger)，生成應用工程調試文件

Step8：配置調試信息

Step9：配置串口信息，選擇串口號，波特率。

Step10：點擊運行按鈕，

Step11：在SDK Terminal可以看到，打印出了Hello Word信息，表明實驗測試成功。