TOPIC公司创建基于赛灵思的开发板加速嵌入式开发

荷兰的 TOPIC 公司（也称 TEP）帮助客户开发了不同应用领域的嵌入式产品，包括医疗、工业、汽车、印刷、物流、以及半导体等。不管是哪个行业，由于市场竞争的压力迫使产品研发周期缩短，并且能够快速推向市场。TOPIC 决定创建一个操作系统扩展板，即基于赛灵思 Zynq SoC 的开发板来使自己和客户都能够大大的加速嵌入式开发！

Dyplo ，世界上第一个将 FPGA 和 CPU 集成的操作系统扩展板

基于Xilinx Zynq Z7015或Z7030 SoC的 Miami SOM

基于Miami嵌入式开发的开发工具包

为Miami SOM设计的 Florida 系列接口板

注： Dyplo，Miami，Florida 均为 TOPIC 公司产品系列

客户可缩短20%到30%的开发周期

Dyplo OS 扩展板与赛灵思的 VIVADO 设计工具进行无缝对接，利用HLS(High Level Synthesis )和部分重配置功能生成所有必要的硬件或软件程序文件。然后，Dyplo作为软件操作系统的部分,从应用层提取硬件并且在运行时动态管理硬件和软件配置来实现系统性能优化和节省功耗，克服了仅处理器才能实现的难题。通过这种方式，Dyplo可以让Zynq的软件工程师可以像开发常规软件一样的去使用FPGA集成的功能。根据Rene Zenden,Topic嵌入式系统架构师兼联合创始人的观点,客户在使用Topic Dyplo工具的开发周期可以减少20%到30%。

Dyplo的基本使用、功能、以及优点，我们可以通过一个参考设计使用Topic的开发套件来演示。这让工程师看到如何使用普通软件编程语言开发和启动他们的设计，并且非常容易从软件领域转换到FPGA逻辑领域。这个演示程序生动地说明，在芯片工作时，一些滤波器如何能够在软件和硬件之间进行简单的切换，即通过点击屏幕将滤波器从软件阵列拖到硬件阵列。Dylpo能够自动保持同嵌入式设计的信号连接性。

“Zynq SoC 的CPU是一个非常强大的CPU。尽管你可以单独使用CPU做很多事。但是很多时候，我们为客户设计系统，都是将CPU和FPGA结合起来使用。我们不需要专门的Zynq知识，也不需要知道整个Linux要多少堆栈。只需要使用C语言去编写你的功能模块。”

——Zenden，TOPIC 嵌入式系统架构师兼联合创始人

如果需要的话，客户可以添加他们自己的滤波器到这个参考设计，按照Dyplo的设计流程，转换成HDL代码 。

“对于软件滤波器。我们编译C代码。对于硬件滤波器，我们生成VHDL，如果有现成的用VHDL编写的滤波器，也可以直接使用”

——Zenden，TOPIC 嵌入式系统架构师兼联合创始人

用来启动设计的开发套件

正如上文所提到的，这个开发套件是一个原型系统，包括了一个可维护的Linux发行版和BSP，以及专用Zynq的Dyplo OS扩展板（驱动已经实现）。这种从基于Zynq嵌入式开发到纯软件开发的转变可以使你反复地直接从软件中使用一个选项来建立一个你需要的新FPGA功能。这种工具有两种类型：一个完整的医疗开发平台和一个通用开发平台。

Zynq使Dyplo的实现变得容易多了

Dyplo的目标硬件平台是CPU和FPGA组合。以Zynq平台作为例子，最能体验Dyplo独特魅力。Zynq芯片是集成在了Topic的Miami SOM上。迈阿密SOM是针对当前高性能的嵌入式系统提供的集成度高同时紧凑而且现成的处理解决方案。这个Miami SOM包括了一颗Zynq Z7015或者Z7030 SoC、512M字节的LPDDR3-533SDRAM、64M字节的QSPI 闪存、以及256M字节的NAND flash存储器、还有为安全的sha - 256加密存储而准备的一个4kbit的 EEPROM，一个板载USB2.0 OTG端口，一个 10/100/1000Mbit/s 的以太网接口，一个JTAG接口，基于一个通用的3.3 v电源输入的板载电压调节器。所有这些板载功能加起来，整个Miami SOM也只有65x68mm大小。这么紧凑的主要原因是我们用了高度集成的Zynq SoC。

Topic 公司的基于Zynq的 Miami SOM，大小只有65x68.4mm

在开发这三个嵌入式产品中，赛灵思的Zynq SoC到底有多重要呢？

“Zynq 使得Dyplo的实现更加容易。它是一个推动者，因为现在所有东西都在同一个包。这个平台现在可以跑Linux了。集成的CPU，FPGA以及软件使得我们实现Dyplo是如此的easy。Linux也是我们使用Zynq的原因。Dyplo可以使用Linux中的POSIX接口。我们利用FPGA的性能扩展成了一个操作系统。它是一个驱动者。它的集成可看作是一个内核的补丁。”

“Linux的启动大约只需1秒，图形界面以及驱动和应用从SD卡启动需要8s,我们可以使用双核（一种Linux对称式处理器的配置），并且当你在两个内核之间切换的时候，你可以看到性能有明显的改善。”

——Zenden，TOPIC 嵌入式系统架构师兼联合创始人

尽管有大量的 IO需要引到Topic的Miami SOM，公司还是不余遗力的进一步扩展它的嵌入式开发套件。因为它同时为Miami SOM 开发了越来越多的Florida I/O转接板来面对不同的应用市场。目前有三种不同风格的板子：一种是普通版本，一种是医疗版本带额外的模拟传感器，另外一种是PCI-e板子。每个Florida I/O接口板，都有SD卡接口，以太网接口，wifi接口，蓝牙接口，Zigbee，两个SATA接口，USB OTG，串口，HDM输入，HDMI输出，以及GPIO。

还有一个连接器插入AMS(模拟)扩展板。因此，Florida接口板能力超强，远远超过任何一个单独的产品，但却非常适合这种开发平台。

当客户看到这个平台，他们一定会深深地被他吸引

医疗版本的FLorida接口板包括了两个 TI的 ADS1298 ,8通道，24bit的ADC芯片。前端还集成了ECG，这些ADC专门为EEG，EMG以及ECG应用（大脑，肌肉，耳朵）。普通的Florida I/O接口板和医疗版本的类似，除了没有TI的ADC芯片之外。Florida PCI-e板子包括了4路 PCI-e接口并且由主机PC端供电。

“在Zynq出来之前，因为硬件编程的难题，我们会攻击这样的设计，很难去开发硬件和软件使得这两者可以共同解决问题。这就是我们为啥开发Dyplo。过去，我们耗费了太多的时间去开发一个硬件和软件之间好的接口”

——Zenden，TOPIC 嵌入式系统架构师兼联合创始人

Dyplo的开发，基于Zynq的开发工具和Miami以及Florida硬件使Topic开发新客户变得更加容易。

我们已经和几家准备使用这个开发套件的医疗公司谈妥了，我们将开始探索Zynq和Dyplo在模拟领域的能力！因此这个平台给我们打开了通往Dyplo和Zynq设计双赢的大门。当客户看到这个平台的产品——Dyplo、Miami、Florida，特别是看到这个产品如此简单易用，他们绝对会相当震撼！

“客户现在发现我们是因为我们有这个平台。他们问我是否他们可以使用这个平台来开启他们自己的工程呢，那是相当可以”

——Zenden，TOPIC 嵌入式系统架构师兼联合创始人