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Zedboard是第一款面向开源社区的Zynq-7000系列开发板，而Zynq-7000系列FPGA，也称为完全可编程（All Programable）SoC，是Xilinx一个有重大意义的产品系列。

在FPGA里集成高性能的处理器内核一直是众多FPGA厂商以及客户的需求，Zynq-7000的面世标志着Xilinx在SoC集成度上的一个突破，实现了双核Cortex-A9 MPcore和最新的28nm 7系列可编程逻辑的紧密集成。

上图可以看出Zynq芯片内部可以分为两部分PS（Processing System）和PL（Programmable Logic），其中PS部分有点像传统的处理器内部结构，包括CPU核、图形加速、浮点运算、存储控制器、各种通信接口外设以及GPIO外设，而PL部分就是传统的可编程逻辑和支持多种标准的IO，它们之间通过内部高速总线互联。这种架构既提高了系统性能（处理器和各种外设控制的”硬核“），又简化了系统的搭建（可编程的外设配置），同时提供了足够的灵活性（可编程逻辑）。

Zedboard的一个简单框图，板上的外围功能都是围绕Zynq芯片

Zynq芯片的配置

因为是最新的芯片和开发套件，资料还是比较少的，而且基本都是大部头的英文。要用FPGA进行开发，首先要了解FPGA的配置过程。传统的SRAM型FPGA都是通过JTAG接口、外置非易失性存储器（PROM、FLASH）或者外部处理器一次性将程序下载到FPGA中配置。而Zynq芯片则不同，其内部集成了处理器硬核和可编程逻辑，所以它的配置启动是分阶段的。

• Stage 0：bootROM过程，Zynq芯片PS部分有片上ROM和RAM，在芯片上电或者复位后，其中一个处理器会执行片上ROM的代码进行初始化，判断启动设备（boot device），将启动设备上的FSBL（first boot loader）代码拷贝到片上RAM内。
• Stage 1：启动设备包括SPI FLASH、SD和JTAG，FSBL代码是用户自己定制的，拷贝到片上RAM后执行。包括初始化PS部分配置、配置PL部分逻辑、加载和执行SSBL（second boot loader）或应用程序。
• Stage 2：上一阶段后硬件已经配置完成。这一阶段是可选的，完成Linux系统启动过程（U-BOOT）。

通过Zynq芯片的启动过程可以看到上电或者复位后片内处理器首先启动，然后根据MODE引脚判断启动方式，Zedboard的启动可以通过Quad-SPI FLASH、SD卡或者JTAG接口，如下表：

管脚	MIO6	MIO5	MIO4	MIO3	MIO2
跳线	JP11	JP10	JP9	JP8	JP7
JTAG Mode
Cascade JTAG					0
Independent JTAG					1
Boot Device
JTAG		0	0	0
Quad-SPI		1	0	0
SD card		1	1	0
PLL Mode
PLL used	0
PLL bypass	1

Zedboard上有两个JTAG，一个可以接Xilinx编程电缆，一个是USB转JTAG

Demo演示

Zedboard的附件中的4G SD卡预装了一个演示的Linux文件系统，而且板载的SPI FLASH上也有一个简单的Demo程序，下面我们来看看这些demo程序的功能，能够很快熟悉Zedboard的使用和板上的外设功能。

1. Quad-SPI启动

板载SPI FLASH中预置了一个非常简单的程序，SPI-FLASH启动过程可以分为：

• 上电后，片上ROM程序执行，初始化后判断从SPI FLASH启动。
• 从SPI FLASH拷贝FSBL到片上RAM执行
• FSBL执行，处理器从SPI FLASH读取比特流（bitstream）配置Zynq的PL部分
• PL配置完成后执行，点亮LED

首先要MODE跳线选择在SPI FLASH启动模式，如下图所示：

接通Zedboard电源，程序启动，因为是一个非常简单程序，所以启动配置过程非常快，蓝色LED（LD12）变亮说明Zynq芯片配置完成，程序执行后按照（10101010）逻辑点亮用户LED。

2. SD驱动

随板附送的SD卡中有一个演示的Linux文件系统，而且在Linux系统下有一些脚本例程用来控制Zedboard板上各种外设的功能，这与之前的FPGA调试很不一样，显示了Zynq芯片软硬件开发的强大和灵活性。

首先搭好Zedboard平台，连接12V电源（J20）、USB-UART接口（J14）到计算机、插上SD卡（J12）、VGA（J19）或者HDMI（J9）。

上图看到跳线J6必须短接，MODE跳线选择SD启动。

该Linux文件系统没有图形界面或者控制台，所以必须通过串口或者ssh访问。如果没有安装过USB-UART驱动，可以先通电后安装USB串口驱动。安装好驱动后打开一个串口监视器，可以使用XP的超级终端或者其他的串口调试工具。

用putty来监视串口，串口参数设为波特率115200、数据位8、停止位1、校验无。

准备好以后，可以接通电源，从SD卡启动过程可以分为：

• 上电后，片上ROM程序执行，初始化后判断从SD卡启动。
• 从SD卡拷贝FSBL到片上RAM执行，FSBL配置FPGA，蓝色LED（LD12）变亮说明配置完成。
• 从SD读取SSBL，开始Uboot过程（启动Linux），启动过程中VGA输出了一个Demo演示图像。
• 串口监视程序会显示Linux启动过程（需要上电前打开putty窗口），启动完成后，板上OLED会显示一个Digilent demo图像。

Putty监视窗口如下，可以看到Linux系统已经启动了文件系统、telent终端、HTTP、FTP、SSH服务以及开始了OLED显示，而且Zedboard的网口IP固定为了192.168.1.10。

Linux系统启动后，现在可以上面做一些演示的实验以体验下Zynq芯片的应用。

1）控制GPIO

在/usr/bin目录下有一些脚本文件用来控制或读取一些外设的状态。

脚本read_sw用来读取板上8个开关的状态，在命令行输入read_sw会显示输出开关的状态值（16位进制和10进制）。

脚本write_led用来控制板载8个用户LED灯（LD0~LD7）的显示，输入write_led 后面加一个数值（可以是16位进制或者10位进制数，最大255），例如write_led 0xFF与write_led 255效果一样，都是点亮8个LED。

2）OLED

系统启动时在OLED有一个默认的Digilent公司logo显示，可以通过脚本unload_oled和load_oled挂载和关闭OLED显示。

VGA显示一个默认的条纹码图像

HDMI输出也显示一个默认的小企鹅画面

3）网口

Linux系统启动是初始化了Zedboard上的网口，设定固定IP192.168.1.10。演示系统的网络参数不能修改，因此并不能真正连到互联网远程访问。输入ifconfig查看Zedboard此时网络设置：

可以通过网线连接一台主机，然后修改主机的网络设置：

设置好了，在主机浏览器输入192.168.1.10，可以看到一个Http页面：

前面我们看到Linux启动了ssh服务，这里也可以通过ssh访问Zedboard，打开putty：

确定后进入登陆窗口，用户root，密码root，这样我们就能够访问Zedboard上的Linux了。

现在和串口访问模式一样，也可以输入脚本控制Zedboard上的外设了。

在Linux下还有一些实验，可以参考Zedboard的入门手册。

小结

了解了Zynq芯片的配置启动过程，演示了从Quad-SPI FLASH启动和通过SD卡启动Zedboard过程，完成了在Linux下的一些演示实验。后续会介绍通过JTAG启动Zedboard以及用ISE开发程序流程。