XILINX XC7Z020-2CLG484I可编程逻辑器件中文资料

一、型号与类型

XILINX XC7Z020-2CLG484I是赛灵思（Xilinx）公司推出的一款高度可编程的系统级芯片（SoC），属于Zynq-7000系列。这款芯片集成了基于ARM Cortex-A9的处理系统（PS）和28nm Xilinx可编程逻辑（PL），实现了软件可编程性与硬件可编程性的完美结合。XC7Z020-2CLG484I以其出色的性能和灵活性，在嵌入式系统、数字信号处理、工业控制、汽车电子、医疗设备等多个领域有着广泛的应用。

　　厂商名称：XILINX

　　元件分类：可编程逻辑器件

　　中文描述： 可编程逻辑器件

　　英文描述： PSoC/MPSoC Microprocessor，Zynq-7000 Family，ARM Cortex-A9，766 MHz，BGA-484

　　数据手册：https://www.iczoom.com/data/k01-36884211-XC7Z020-2CLG484I.html

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　　XC7Z020-2CLG484I概述

　　Xilinx Zynq®-7000 All Programmable SoC(AP SoC)系列将集成了基于ARM®处理器的软件可编程性与FPGA的硬件可编程性，可在单个器件上集成CPU，DSP，ASSP与混合信号功能，从而实现关键分析与硬件加速.可选单核Zynq®-7000S与双核Zynq®-7000器件.Zynq®-7000S器件具有单核ARM®Cortex?-A9处理器，连接基于28nm Artix®-7的可编程逻辑，代表了可扩展Zynq®-7000平台的最低成本起点.非常适合工业物联网应用，如电机控制与嵌入式视觉应用.Zynq®-7000器件配备双核ARM®Cortex?-A9处理器，集成了基于28nm Artix®-7或Kintex®-7的可编程逻辑(高达6.6M逻辑逻辑单元与12.5Gb/s收发器)，拥有出色的功率性能，最大的设计灵活性，适用于多种嵌入式应用设计.

　　可选-3，-2，-2L，-1，-1L速度等级与商业/工业/扩展温度

　　每个CPU 2.5DMIPS/MHz，1GHz CPU频率，ARMv7-A与Jazelle RCT执行环境架构

　　NEON?媒体处理引擎，矢量浮点计算单元，CoreSight?与程序追踪宏单元

　　32KB指令，每处理器L1缓存32KB数据，512KB L2缓存，256KB片上存储器

　　DDR3，DDR3L，DDR2，LPDDR2外部存储器支持，2 x quad-SPI，NAND，NOR静态存储器支持

　　8通道DMA控制器，2 x UART，2 x CAN 2.0B，2 x I2C，2 x SPI，4 x 32位GPIO外设

　　2 x USB 2.0(OTG)，2 x三模千兆以太网，2 x SD/SDIO外设

　　RSA认证，AES与SHA 256位解密与认证，以实现安全启动

　　Zynq®-7000 AP SoC提供了更智能，更优化与更安全的解决方案

　　卓越的集成性，性能与能力，可靠的生产力

　　XC7Z020-2CLG484I中文参数

　　制造商:Xilinx

　　产品种类:SoC FPGA

　　安装风格:SMD/SMT

　　封装/箱体:CSBGA-484

　　核心:ARM Cortex A9

　　内核数量:2 Core

　　最大时钟频率:766 MHz

　　L1缓存指令存储器:2 x 32 kB

　　L1缓存数据存储器:2 x 32 kB

　　程序存储器大小:-

　　数据RAM大小:-

　　逻辑元件数量:85000 LE

　　输入/输出端数量:200 I/O

　　最小工作温度:-40 C

　　最大工作温度:+100 C

二、工作原理

XC7Z020-2CLG484I的核心在于其独特的架构，它结合了ARM Cortex-A9处理器和Xilinx的FPGA技术。ARM Cortex-A9处理器负责处理系统的控制逻辑和高级计算任务，而FPGA部分则提供了灵活的硬件加速能力，可以针对特定应用进行高度定制化的逻辑设计。

1. 处理系统（PS）：PS部分包含了两个ARM Cortex-A9 MPCore处理器，每个核心都能提供高性能的计算能力。这些处理器通过高速总线与FPGA部分相连，实现了处理系统与可编程逻辑之间的无缝协作。此外，PS还集成了丰富的外设接口，如以太网、USB、CAN总线等，方便与外部设备进行通信。

2. 可编程逻辑（PL）：PL部分是基于Xilinx的FPGA技术构建的，拥有高达85K的逻辑单元，可以支持复杂的逻辑设计和处理任务。用户可以通过编程方式，根据具体需求定制FPGA的逻辑功能，实现硬件加速和性能优化。

3. 交互与协作：PS和PL之间通过AXI（Advanced eXtensible Interface）总线进行高速通信，确保了数据的实时传输和处理。这种架构使得XC7Z020-2CLG484I能够同时处理复杂的软件算法和硬件加速任务，大大提高了系统的整体性能。

三、特点

1. 高度可编程性：XC7Z020-2CLG484I是一款高度可编程的芯片，用户可以根据具体需求定制FPGA的逻辑功能，实现硬件加速和性能优化。这种灵活性使得该芯片适用于多种应用场景，并能够在不断变化的市场需求中保持竞争力。

2. 高性能处理器：集成了两个ARM Cortex-A9处理器核心，每个核心都能提供卓越的计算和运算速度。这使得XC7Z020-2CLG484I在处理复杂算法和大规模数据时具有显著优势。

3. 大容量逻辑单元：拥有高达85K的逻辑单元，可以支持更复杂的逻辑设计和处理任务。这为用户提供了更大的设计空间，使得他们可以根据具体需求定制更加复杂的硬件加速逻辑。

4. 丰富的外设接口：集成了多种外设接口，如以太网、USB、CAN总线、SPI、I2C等，方便与外部设备进行连接和通信。这些接口不仅提高了系统的扩展性，还使得XC7Z020-2CLG484I能够轻松融入各种复杂的系统中。

5. 低功耗设计：采用了先进的低功耗技术，能够在满足高性能需求的同时尽量降低功耗消耗。这对于需要长时间运行和便携式设备的应用场景尤为重要。

6. 安全性：支持RSA认证、AES与SHA 256位解密与认证等安全功能，确保了系统的安全性和可靠性。这使得XC7Z020-2CLG484I在需要高安全性的应用场景中具有独特的优势。

四、应用

1. 通信系统：XC7Z020-2CLG484I可用于无线通信设备、基站、卫星通信等领域，实现数据传输、处理和控制等功能。其高性能的处理器和丰富的外设接口使得它成为构建高效通信系统的理想选择。

2. 工业自动化：在工业控制系统、机器人、自动化生产线等领域中，XC7Z020-2CLG484I能够实现高速数据处理、运动控制和监测等功能。其灵活的硬件加速能力和高性能的处理器使得它能够满足工业自动化领域对实时性和准确性的严格要求。

3. 视频和图像处理：具备强大的图像和视频处理能力，可应用于视频分析、图像识别、实时图像处理等领域。其大容量逻辑单元和丰富的外设接口使得它能够轻松处理复杂的图像和视频数据，并提供高质量的图像处理效果。

4. 汽车电子：在汽车电子领域，XC7Z020-2CLG484I可用于车载娱乐系统、驾驶辅助系统、车载通信等方面。其高性能的数据处理和控制能力使得它能够为汽车电子系统提供稳定可靠的支持。

5. 数字信号处理：在音频处理、信号采集、数字滤波

   等领域，XC7Z020-2CLG484I展现了其卓越的数字信号处理能力。FPGA部分的灵活性和高速处理能力，使得该芯片能够轻松应对复杂的信号处理算法，如FFT（快速傅里叶变换）、数字滤波器等，为音频设备、雷达系统、无线通信等应用提供强大的性能支持。

五、参数

以下是XC7Z020-2CLG484I的一些关键参数，这些参数反映了其性能和规格：

1. 处理器核心：

• 2个ARM Cortex-A9 MPCore处理器，每个核心最高可达800MHz。

• 支持NEON SIMD引擎和VFPv3浮点单元，提供高效的数学运算能力。

2. 可编程逻辑（FPGA）：

• 逻辑单元数：约85,000个逻辑单元（LUTs）。

• DSP切片：包含多个DSP48E1单元，支持高性能的数字信号处理。

• 内存块：包括多个Block RAM（BRAM），总容量可达数MB，用于数据存储和缓存。

• I/O引脚：提供丰富的I/O资源，支持多种通信协议和标准。

3. 内存：

• DDR3内存接口：支持高达1GB的DDR3内存，提供高速数据访问能力。

• 内部存储器：包括用于程序和数据存储的多种内部寄存器和RAM。

4. 外设接口：

• 以太网：集成千兆以太网MAC控制器，支持高速网络通信。

• USB：支持USB 2.0接口，便于连接外部设备。

• CAN、SPI、I2C等多种串行通信接口，满足不同应用场景的需求。

5. 功耗与封装：

• 低功耗设计，支持多种功耗管理模式，以适应不同应用场景的能耗需求。

• 采用FCBGA484封装，提供紧凑的封装形式和良好的散热性能。

6. 安全性：

• 支持AES、SHA-256等加密算法，提供硬件级别的安全保护。

• 集成安全存储和密钥管理功能，确保敏感数据的安全。

六、总结与展望

XILINX XC7Z020-2CLG484I作为一款高度可编程的系统级芯片，凭借其出色的性能、灵活性和丰富的功能，在多个领域展现了广泛的应用潜力。其集成了ARM Cortex-A9处理器和Xilinx FPGA技术的独特架构，使得该芯片能够在处理复杂算法和大规模数据的同时，实现高效的硬件加速和性能优化。

随着物联网、大数据、人工智能等技术的不断发展，对高性能、低功耗、高可靠性的嵌入式系统需求日益增加。XC7Z020-2CLG484I凭借其卓越的性能和灵活的可编程性，将在这些领域发挥越来越重要的作用。未来，随着Xilinx不断推出更新更先进的SoC产品和技术，我们有理由相信，XC7Z020-2CLG484I及其后续产品将在更多领域实现更广泛的应用和突破。

综上所述，XILINX XC7Z020-2CLG484I是一款集高性能、灵活性、低功耗和安全性于一身的优秀SoC产品，其广泛的应用前景和卓越的性能表现，使得它成为构建高性能嵌入式系统的理想选择。