荷蘭的 TOPIC 公司（也稱 TEP）幫助客戶開發(fā)了不同應用領域的嵌入式產品，包括醫(yī)療、工業(yè)、汽車、印刷、物流、以及半導體等。不管是哪個行業(yè)，由于市場競爭的壓力迫使產品研發(fā)周期縮短，并且能夠快速推向市場。TOPIC 決定創(chuàng)建一個操作系統(tǒng)擴展板，即基于賽靈思 Zynq SoC 的開發(fā)板來使自己和客戶都能夠大大的加速嵌入式開發(fā)！

Dyplo ，世界上第一個將 FPGA 和 CPU 集成的操作系統(tǒng)擴展板

基于Xilinx Zynq Z7015或Z7030 SoC的 Miami SOM

基于Miami嵌入式開發(fā)的開發(fā)工具包

為Miami SOM設計的 Florida 系列接口板

注： Dyplo，Miami，F(xiàn)lorida 均為 TOPIC 公司產品系列

客戶可縮短20%到30%的開發(fā)周期

Dyplo OS 擴展板與賽靈思的 VIVADO 設計工具進行無縫對接，利用HLS(High Level Synthesis )和部分重配置功能生成所有必要的硬件或軟件程序文件。然后，Dyplo作為軟件操作系統(tǒng)的部分,從應用層提取硬件并且在運行時動態(tài)管理硬件和軟件配置來實現(xiàn)系統(tǒng)性能優(yōu)化和節(jié)省功耗，克服了僅處理器才能實現(xiàn)的難題。通過這種方式，Dyplo可以讓Zynq的軟件工程師可以像開發(fā)常規(guī)軟件一樣的去使用FPGA集成的功能。根據(jù)Rene Zenden,Topic嵌入式系統(tǒng)架構師兼聯(lián)合創(chuàng)始人的觀點,客戶在使用Topic Dyplo工具的開發(fā)周期可以減少20%到30%。

Dyplo的基本使用、功能、以及優(yōu)點，我們可以通過一個參考設計使用Topic的開發(fā)套件來演示。這讓工程師看到如何使用普通軟件編程語言開發(fā)和啟動他們的設計，并且非常容易從軟件領域轉換到FPGA邏輯領域。這個演示程序生動地說明，在芯片工作時，一些濾波器如何能夠在軟件和硬件之間進行簡單的切換，即通過點擊屏幕將濾波器從軟件陣列拖到硬件陣列。Dylpo能夠自動保持同嵌入式設計的信號連接性。

“Zynq SoC 的CPU是一個非常強大的CPU。盡管你可以單獨使用CPU做很多事。但是很多時候，我們?yōu)榭蛻粼O計系統(tǒng)，都是將CPU和FPGA結合起來使用。我們不需要專門的Zynq知識，也不需要知道整個Linux要多少堆棧。只需要使用C語言去編寫你的功能模塊。”

——Zenden，TOPIC 嵌入式系統(tǒng)架構師兼聯(lián)合創(chuàng)始人

如果需要的話，客戶可以添加他們自己的濾波器到這個參考設計，按照Dyplo的設計流程，轉換成HDL代碼 。

“對于軟件濾波器。我們編譯C代碼。對于硬件濾波器，我們生成VHDL，如果有現(xiàn)成的用VHDL編寫的濾波器，也可以直接使用”

——Zenden，TOPIC 嵌入式系統(tǒng)架構師兼聯(lián)合創(chuàng)始人

用來啟動設計的開發(fā)套件

正如上文所提到的，這個開發(fā)套件是一個原型系統(tǒng)，包括了一個可維護的Linux發(fā)行版和BSP，以及專用Zynq的Dyplo OS擴展板（驅動已經(jīng)實現(xiàn)）。這種從基于Zynq嵌入式開發(fā)到純軟件開發(fā)的轉變可以使你反復地直接從軟件中使用一個選項來建立一個你需要的新FPGA功能。這種工具有兩種類型：一個完整的醫(yī)療開發(fā)平臺和一個通用開發(fā)平臺。

Zynq使Dyplo的實現(xiàn)變得容易多了

Dyplo的目標硬件平臺是CPU和FPGA組合。以Zynq平臺作為例子，最能體驗Dyplo獨特魅力。Zynq芯片是集成在了Topic的Miami SOM上。邁阿密SOM是針對當前高性能的嵌入式系統(tǒng)提供的集成度高同時緊湊而且現(xiàn)成的處理解決方案。這個Miami SOM包括了一顆Zynq Z7015或者Z7030 SoC、512M字節(jié)的LPDDR3-533SDRAM、64M字節(jié)的QSPI 閃存、以及256M字節(jié)的NAND flash存儲器、還有為安全的sha - 256加密存儲而準備的一個4kbit的 EEPROM，一個板載USB2.0 OTG端口，一個 10/100/1000Mbit/s 的以太網(wǎng)接口，一個JTAG接口，基于一個通用的3.3 v電源輸入的板載電壓調節(jié)器。所有這些板載功能加起來，整個Miami SOM也只有65x68mm大小。這么緊湊的主要原因是我們用了高度集成的Zynq SoC。

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

在開發(fā)這三個嵌入式產品中，賽靈思的Zynq SoC到底有多重要呢？

“Zynq 使得Dyplo的實現(xiàn)更加容易。它是一個推動者，因為現(xiàn)在所有東西都在同一個包。這個平臺現(xiàn)在可以跑Linux了。集成的CPU，F(xiàn)PGA以及軟件使得我們實現(xiàn)Dyplo是如此的easy。Linux也是我們使用Zynq的原因。Dyplo可以使用Linux中的POSIX接口。我們利用FPGA的性能擴展成了一個操作系統(tǒng)。它是一個驅動者。它的集成可看作是一個內核的補丁?！?/p>

“Linux的啟動大約只需1秒，圖形界面以及驅動和應用從SD卡啟動需要8s,我們可以使用雙核（一種Linux對稱式處理器的配置），并且當你在兩個內核之間切換的時候，你可以看到性能有明顯的改善。”

——Zenden，TOPIC 嵌入式系統(tǒng)架構師兼聯(lián)合創(chuàng)始人

盡管有大量的 IO需要引到Topic的Miami SOM，公司還是不余遺力的進一步擴展它的嵌入式開發(fā)套件。因為它同時為Miami SOM 開發(fā)了越來越多的Florida I/O轉接板來面對不同的應用市場。目前有三種不同風格的板子：一種是普通版本，一種是醫(yī)療版本帶額外的模擬傳感器，另外一種是PCI-e板子。每個Florida I/O接口板，都有SD卡接口，以太網(wǎng)接口，wifi接口，藍牙接口，Zigbee，兩個SATA接口，USB OTG，串口，HDM輸入，HDMI輸出，以及GPIO。

還有一個連接器插入AMS(模擬)擴展板。因此，F(xiàn)lorida接口板能力超強，遠遠超過任何一個單獨的產品，但卻非常適合這種開發(fā)平臺。

當客戶看到這個平臺，他們一定會深深地被他吸引

醫(yī)療版本的FLorida接口板包括了兩個 TI的 ADS1298 ,8通道，24bit的ADC芯片。前端還集成了ECG，這些ADC專門為EEG，EMG以及ECG應用（大腦，肌肉，耳朵）。普通的Florida I/O接口板和醫(yī)療版本的類似，除了沒有TI的ADC芯片之外。Florida PCI-e板子包括了4路 PCI-e接口并且由主機PC端供電。

“在Zynq出來之前，因為硬件編程的難題，我們會攻擊這樣的設計，很難去開發(fā)硬件和軟件使得這兩者可以共同解決問題。這就是我們?yōu)樯堕_發(fā)Dyplo。過去，我們耗費了太多的時間去開發(fā)一個硬件和軟件之間好的接口”

——Zenden，TOPIC 嵌入式系統(tǒng)架構師兼聯(lián)合創(chuàng)始人

Dyplo的開發(fā)，基于Zynq的開發(fā)工具和Miami以及Florida硬件使Topic開發(fā)新客戶變得更加容易。

我們已經(jīng)和幾家準備使用這個開發(fā)套件的醫(yī)療公司談妥了，我們將開始探索Zynq和Dyplo在模擬領域的能力！因此這個平臺給我們打開了通往Dyplo和Zynq設計雙贏的大門。當客戶看到這個平臺的產品——Dyplo、Miami、Florida，特別是看到這個產品如此簡單易用，他們絕對會相當震撼！

“客戶現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)我們是因為我們有這個平臺。他們問我是否他們可以使用這個平臺來開啟他們自己的工程呢，那是相當可以”

——Zenden，TOPIC 嵌入式系統(tǒng)架構師兼聯(lián)合創(chuàng)始人