Board从入门到精通（五）：软硬件协同设计

Zynq最大的优势在于，同时具备软件、硬件、IO可编程，即All Programmable。在设计Zynq过程中，同样要建立一种意识，就是从原来单纯的软件思维（或单纯的硬件思维）中解脱，转向软硬件协同设计的开发方法。

软件设计，即基于ARM的软件开发，我们第三节里面已经做过例子了，基本就是通过某一硬件地址映射寄存器与相应的硬件进行交互，这类硬件包括ARM外设如GPIO，EMIO，SPI，Timer等，也包括挂载到AXI总线上的PL。除此之外，软件还要处理好诸如操作系统、网络等高层任务。

硬件设计，即基于FPGA的逻辑开发，主要通过实例化一些现成的IP，利用状态机实现自身逻辑功能，然后实现AXI接口与ARM进行通信。

将软硬件结合进行设计，需要AXI总线。我们反复强调了AXI的重要性，可以说它决定了软硬件协同设计的成败。

关于Zynq的网络教程也有很多了，像懒兔子的 ，笔者初学Zynq时是按照他的教程一步步做实验的。本教程不会重复这些步骤，而是帮助初学者建立一个框架，剩下的就是自己通过查文档、做实验去填充这些具体内容。

我们大体划分一下Zynq开发的框架：
首先是需求分析，确定要做什么；之后将任务进行细分，一般可以看哪些适合在FPGA上实现，单独提出；剩下的则用PS。接着选择通信接口，物理链路选择GP或HP或ACP，协议选AXI-Lite，AXI-FIFO或AXI-Stream。划分完毕，则逻辑工程师与ARM工程师从这里分道扬镳，按照各自任务进行实现。

逻辑工程师需要集中精力做IP设计，将功能集成到一个用户IP中，并留出通信接口与AXI通信。

ARM工程师则根据需求建立ARM裸机软件工程或基于嵌入式Linux的工程，前者开发周期较短，后者功能较强但需要为Linux做很多准备工作（引导，内核，文件系统，驱动，图形界面开发等）。虽然基于嵌入式Linux的开发看上去很“酷”，但我们要把握好分寸，能用裸机实现的坚决不用操作系统，否则只会劳民伤财。

各自开发工作完成后，进入联调，ARM通过读写PL映射寄存器来查看相应功能是否正常，如果不正常则需要返工修改，反复测试，直到解决问题为止。