MiniZed開發(fā)板——打開智能時代大門的金鑰匙

智能時代

不知不覺中，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，已經(jīng)簇?fù)碇覀儊淼搅酥悄軙r代的門前。在智能時代，根據(jù)用戶的需要設(shè)計更為個性化的產(chǎn)品成為一個趨勢，但由此也給電子產(chǎn)品的開發(fā)者帶來了一個挑戰(zhàn)——個性化硬幣的另一面是“碎片化”，而傳統(tǒng)上電子產(chǎn)品是一個規(guī)模效應(yīng)非常顯著的市場，有“量”才有得賺。應(yīng)對這個挑戰(zhàn)，就需要電子產(chǎn)品的開發(fā)平臺，既要有足夠高的性能去追隨技術(shù)進步，又要有足夠大的靈活性去適應(yīng)市場和用戶需求的變化。

以往電子產(chǎn)品常用的開發(fā)平臺是專用集成電路ASIC和通用處理器。前者因為是針對某一特定應(yīng)用專門設(shè)計優(yōu)化的，性能高，如果有足夠的量成本優(yōu)勢也會很明顯。但是由于ASIC的開發(fā)成本原來越高，在“碎片化”的市場中用它做產(chǎn)品越來越不劃算。通用處理器其通用性自然決定了它靈活度高、適應(yīng)性強，但在針對特定應(yīng)用場景的性能優(yōu)化上難免會遇到瓶頸。所以人們將目光轉(zhuǎn)向了可編程邏輯器件FPGA，F(xiàn)GPA可以通過軟件編程去定義硬件功能，開發(fā)者可以“隨心所欲”地用其搭建出各種功能電路，靈活性自不必說，而且隨著設(shè)計和制造工藝的進步，功耗、成本這些以前FPGA的短板也在不斷“加長”。所以近年來采用FPGA的Design-in項目一直在增加。

但FPGA廠商并沒有就此止步，他們希望通過創(chuàng)新的產(chǎn)品攫取更大的市場份額。于是在2012年，全球最大的FPGA廠商Xilinx推出了Zynq-7000全可編程（All Programmable） SoC平臺。之所以被稱為SoC，是因為Zynq-7000在器件架構(gòu)中除了可編程邏輯電路，還集成了ARM Cortex-A9處理器，以往要用ARM處理器+FPGA兩顆器件完成的設(shè)計，如今在一顆芯片中就可以實現(xiàn)，而且由于采用了28nm先進的半導(dǎo)體工藝，Zynq-7000的功耗和性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于分立的ARM處理器+FPGA系統(tǒng)。Xilinx希望通過Zynq-7000重新定義嵌入式系統(tǒng)的可能性，為開發(fā)者提供一個靈活的平臺，并借此進一步在嵌入式市場擴大版圖。

目前Zynq-7000已經(jīng)發(fā)展出包括單核、雙核，涵蓋成本優(yōu)化、中端應(yīng)用的豐富產(chǎn)品，并且得到日益完善的開發(fā)工具和IP庫資源的支持（如Vivado Design Suite 和 Vivado HLS工具支持，SDSoC開發(fā)環(huán)境和業(yè)界首款 C/C++全系統(tǒng)優(yōu)化的編譯器）。不過如果希望在智能時代“占據(jù)”更多開發(fā)者的案頭，Zynq-7000還需要更健全的生態(tài)系統(tǒng)的支撐，比如配套的開發(fā)板，因為一塊優(yōu)秀的開發(fā)板，能夠讓Zynq-7000的優(yōu)勢性能充分釋放出來，幫助開發(fā)者快速掌握這一獨具特色的器件，并用它叩開智能時代的大門。

圖1，Zynq-7000全可編程SoC 系列產(chǎn)品（來源：Xilinx）

這次“接棒”，幫助Zynq-7000繼續(xù)開疆?dāng)U土的是安富利。圍繞著Zynq-7000，安富利提供了一系列設(shè)計資源，其新近推出的MiniZed開發(fā)板更是可圈可點。

MiniZed開發(fā)板基于Zynq 7Z007S，這是Xilinx最新發(fā)布的一顆單核、成本優(yōu)化型器件。該器件包含一個主頻達(dá)766MHz的ARM Cortex-A9處理器核，Artix-7 FPGA架構(gòu)確保了低功耗和低成本特性。從圖1中可以看出，盡管定位在入門級應(yīng)用，但Zynq 7Z007S中配置的硬件資源同樣十分豐富，在滿足開發(fā)者設(shè)計所需的同時，還可以令其充分體驗Zynq-7000全可編程的特色。

評估一個開發(fā)板的水準(zhǔn)高下，主控芯片之外的外設(shè)資源配置也十分關(guān)鍵。MiniZed開發(fā)板的外設(shè)配置充分體現(xiàn)了安富利強大的生態(tài)鏈整合能力，從下面系統(tǒng)框圖的BOM可以看出，代表每個領(lǐng)域“出鏡”的都是一線的廠商。

圖2，MiniZed開發(fā)板系統(tǒng)框圖

• 內(nèi)存：Micron貢獻了包括512 MB DDR3L、128 Mb QSPI flash、8GB板載eMMC（替代外置的SD卡）在內(nèi)的整體存儲解決方案。

• 無線連接：Murata的“Type 1DX”無線模塊，同時提供了Wi-Fi （802.11b/g/n）和藍(lán)牙（藍(lán)牙4.1，包括經(jīng)典藍(lán)牙和BLE）連接。

• 傳感器：采用了ST Micro的LIS2DS12加速度計和溫度傳感器，以及MP34DT05數(shù)字 MEMS麥克風(fēng)，可以讓開發(fā)者完成相關(guān)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的開發(fā)。麥克風(fēng)還可以進行音頻拾取，幫助開發(fā)者進行音頻處理的開發(fā)。

• 電源管理：Dialog Semiconductor的DA9062 PMIC為整個開發(fā)板提供高效電源管理支持。

• 連接器：開發(fā)板上集成了Samtec公司的2個Pmod兼容鏈接器和一個Arduino接口，方便開發(fā)板接入更多外設(shè)。板載USB 2.0 主接口使用的是Microchip的USB3320 PHY。

• JTAG電路： 使用一根電纜通過USB連接筆記本電腦，就可以讓MiniZed跑起來了。

• 其他資源：還包括Microchip精密低功耗CMOS振蕩器，以及LED顯示燈、 Reset按鍵、用戶按鍵、用戶開關(guān)等部件。

總之，對于一個站在智能時代門前，希望能夠嘗試用一種“全可編程”的創(chuàng)新平臺，去實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)、無線互連、音頻處理等應(yīng)用開發(fā)的開發(fā)者，MiniZed開發(fā)板是一個不容錯過的選擇。有這個“敲門磚”在手，你在智能時代的開局不會錯。

圖3，MiniZed開發(fā)板