原创 Xilinx ZYNQ UltraScale+ MPSoC系列连载[第二篇]器件概览

Zynq UltraScale+ MPSoC是Xilinx推出的第二代多处理SoC系统，在第一代Zynq-7000的基础上做了全面升级。

Zynq UltraScale+ MPSoC系列器件共有四个大的系列，分别是CG系列、EG系列和EV系列，其中EG系列和EV系列提供汽车级和军品级器件。

相较与上一代ZYNQ-7000产品，器件性能优越性主要体现在：

a）PS性能显著提升：64bit四核1.3GHz Cortex-A53 APU（CG系列是双核）；可运行在独立、锁步模式的双核533MHz Cortex-R5 RPU；

b）静态存储：采用高达36Mb的高密度片上UltraRAM静态存储器，在通信等应用中可完美取代片外SRAM；

c）高速互联：增强PS MIO性能，集成PCIe2.1 x4、SATA3.0、DP1.2、USB3.0等高速接口；PL高速收发器单通道速率达到32.75Gbps，集成了PCI Express Gen 3 x16、150G Interlaken、100G Ethernet MAC/PCS等高速互联资源；

d）电源管理：采用先进的multi-domain，multi-island电源管理系统，支持LPS子系统（符合ASIL-C和SIL3等标准）和FPS子系统（符合ASIL-B和SIL2等标准）两类功耗模式工作；

e）高速数据转换：RF系列集成增强的12bit/4.096GSPS RF数据直采ADC和14bit/6.554GSPS RF DAC；

f）视频处理性能：EV系列集成H.265/264视频Codec，可提供10位像素深度下4K/P60的编解码性能；

g）增强的安全性能：支持4096bit RSA签名（带384bit SHA-3）和256bit AES认证。

除此之外，器件的逻辑量、时钟性能、DSP资源、DDR控制器带宽、PS-PL交互带宽等都得到了大幅度的提升，EV/EG系列还包括入门级Mali-400 GPU。当然，价格上也有了质的提升，便宜的也得数百美金，贵的嘛，高达数十万美金[见过国内用的最便宜的RF系列的，单片价格一万美刀]。下图1是Zynq UltraScale+ MPSoC系列器件的共有结构框图。

图1 Zynq UltraScale+ MPSoC系列器件框图

CG系列器件APU为双核A53，没有Video Codec、GPU、只有16.3Gbps高速GTH收发器资源。

CG系列器件逻辑资源覆盖103K~600K范围，并且有不带高速收发器和Ultra RAM资源的Very Low Cost版本，封装也有19×19mm A484和21×21mm A625的小尺寸封装，是最有望能在一般应用中能用得上、用得起的系列。

CG系列器件主要针对传感处理系统、电机和控制系统、一般的音视频系统、采集和互联系统、存储系统等领域。

EG系列不含Video Codec，但是逻辑规模大、高速互联资源强。该系列逻辑资源覆盖103K~1143K，GTH、GTY、100G EMAC、150G Interlaken、PCIe Gen3 x16资源应有尽有，Ultra RAM和DSP资源也特别丰富。

因此，EG系列的器件特别适合数据中心、云计算、AI、机器视觉、高性能医疗仪器等对计算能力要求高、互联通信带宽高时延小的的应用领域。

EV系列器件带H.265/H.264 Codec硬核资源，只有三个型号，分别是ZU4EV（192K）、ZU5EV（256K）和ZU7EV（504K），最小的封装是23×23mm的C784，就目前来价格看，最便宜的约$400，一些高端视觉应用中勉强可以接受。

该系列器件主要针对视觉领域的应用，比如态势感知（AR/全息等）、图像检测识别跟踪等、汽车辅助驾驶（ADAS）等高性能视觉应用。

RF系列器件有ZU21/25/27/28/29DR 5个型号的器件，除ZU25DR外，其他型号的逻辑资源均为930K、Ultra RAM均为25Mb、DSP Slice均为4272个，其他高速互联资源应有尽有，可以看成是EV系列去除GPU、增加RF ADC/DAC的版本。

RF系列器件的ADC有12bit/4.096GSPS RF-ADC w/DDC和12bit/2.058GSPS RF-ADC w/DDC两个版本、14-bit/6.554GSPS RF-DAC w/DUC。ZU21/28DR还集成了SD-FEC。最大的目的是想要去掉中频，实现射频直采和直放。

从性能配置上看，该系列器件主要针对的是通信市场，特别是5G市场。当然，军民用雷达、全球定位导航系统等也是通通可以用的。

该系列器件提供扩展温度级、工业级和军品级器件，单片价格$10000以上，属于禁运清单产品。

熊猫君最熟悉的领域是视觉和图像处理方向，接下来的连载主要是围绕一个图像处理系统应用展开，有兴趣的同行们可以加入QQ群300148644或微信公众号“ZYNQ分享客”讨论沟通。