SDSoC

該用什么硬件平臺去做 Design-In？這是電子工程師在設(shè)計開發(fā)之初繞不過去的問題。專用芯片ASIC性能強(qiáng)但開發(fā)成本越來越高，通用的處理器靈活性好又不免會遭遇性能瓶頸……所以越來越多的人將目光轉(zhuǎn)向了FPGA這種可由開發(fā)者自己“定義”硬件功能的可編程邏輯器件。

近年來，隨著采用“ARM內(nèi)核+可編程邏輯”這種異構(gòu)FPGA SoC器件（如Xiinx Zynq系列）的問世，更是為開發(fā)者提供了一種高性能和靈活性完美結(jié)合的新平臺，讓人不免技癢。

而在人們的傳統(tǒng)認(rèn)知中，和可編程硬件打交道并非易事，這種工作通常是由公司中“一小撮”懂得VHDL、Verilog這類硬件描述語言的硬件工程師操刀，其他人只能在可編程硬件的門口徘徊。為了解決這個問題，Xilinx公司出了一個大招兒：推出了一系列“軟件定義”導(dǎo)向的、名為SDx的開發(fā)工具——顧名思義，其中的SD就是指“Software Define”，軟件定義——其用意很明確，它們是專為系統(tǒng)和軟件工程師而設(shè)計，可以使那些只有很少或根本沒有FPGA設(shè)計經(jīng)驗的研發(fā)人員，能夠直接使用高級編程語言在強(qiáng)大的可編程硬件上進(jìn)行設(shè)計，并且可以與嵌入芯片內(nèi)部或是在片外連接的標(biāo)準(zhǔn)處理器（ARM或x86）一起協(xié)同工作。 這樣一來，可編程硬件平臺的用戶就被擴(kuò)展到傳統(tǒng)意義上系統(tǒng)和軟件工程師的范疇，從“高冷”范兒變得觸手可及。

圖1，Xilinx的SDx軟件定義開發(fā)工具一覽

目前Xilinx公司的SDx系列開發(fā)工具家族已經(jīng)有三個主要成員：SDNet、SDAccel和SDSoC，每個工具各有側(cè)重，面向不同的可編程硬件平臺。

SDNet：問世最早，是“軟件定義網(wǎng)絡(luò)”的解決方案，SDNet可結(jié)合XIlinx的全面可編程器件，打造出了“軟”定義網(wǎng)絡(luò)這樣的交叉技術(shù)，將可編程能力和智能化功能從控制層擴(kuò)展至數(shù)據(jù)層，不僅支持SDN，而且還可以突破性地支持任何軟件定義網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

SDAccel：面向的是Xilinx那些“純”可編程邏輯器件，實現(xiàn)了軟件定義的加速器，與采用CPU和GPU實現(xiàn)的方案相比，利用FPGA進(jìn)行加速可獲得高達(dá)25倍的性能功耗比提升。

SDSoC：是專門針對Zynq SoC和MPSoC硬件平臺的開發(fā)工具，其目的是讓嵌入式和應(yīng)用軟件開發(fā)人員能夠充分挖掘上述開編程硬件平臺的性能優(yōu)勢，實現(xiàn)超過100倍的軟件性能加速。

其中的SDSoC，由于面向的是應(yīng)用最為廣泛的嵌入式開發(fā)領(lǐng)域，也可以說是惠及面最廣的一個工具，所以在在今后的一系列文章中我們將對它進(jìn)行剝繭抽絲般詳細(xì)的介紹。

圖2，Xilinx的SDx系列工具定位及優(yōu)勢

SDSoC如何賦能開發(fā)者

從Xilinx賦予SDSoC的使命可以看出，它是一個先進(jìn)工具套件，可以大大簡化開發(fā)過程中資源的管理和更復(fù)雜的設(shè)計系統(tǒng)連接，讓開發(fā)者使用復(fù)雜的SoC工具套件能夠像使用他們熟悉的嵌入式開發(fā)工具一樣順暢和自然。

為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，SDSoC提供了一系列創(chuàng)新性的特性，如：

系統(tǒng)級性能分析

在可編程邏輯上的自動的軟件加速

自動生成系統(tǒng)連接

利用各種的庫提升編程效率（比如OpenCV）

這些創(chuàng)新特性對于嵌入式開發(fā)者來說，能夠帶來的效率和便利性的提升是顯而易見的。

對于系統(tǒng)架構(gòu)工程師來說，SDSoC能夠幫助其基于C/C++快速完成硬件和軟件功能分區(qū)，探索不同的系統(tǒng)架構(gòu)。

對于硬件工程師來說，他們不必再將算法“翻譯”成HDL，而直接通過C/C++高級語言優(yōu)化IP，并為一個可復(fù)用的平臺創(chuàng)建I/O系統(tǒng)。

對于軟件工程師來說，他們無需成為一個FPGA專家，就可以在一個完整的、熟悉的軟件環(huán)境下去創(chuàng)建基于Zynq系統(tǒng)的FPGA設(shè)計，即使沒有任何FPGA/HDL的開發(fā)經(jīng)驗。

SDSoC讓開發(fā)者能夠以“系統(tǒng)”的思路去創(chuàng)建一個設(shè)計，讓用戶可以基于C/C++/OpenCL導(dǎo)入一個現(xiàn)有的Zynq設(shè)計并開始開發(fā)新的應(yīng)用。它為潛在的硬件和軟件問題提供了一個高級抽象，使得開發(fā)者能夠?qū)⒕Ω嗟貙Ｗ⒂谡w的系統(tǒng)解決方案，而不是耗費(fèi)在在門級邏輯設(shè)計這些繁復(fù)的工作上。

總之，通過SDSoC這個開發(fā)工具，一方面讓以前需要不同團(tuán)隊不斷協(xié)調(diào)、迭代開發(fā)才能完成的工作流程得以簡化，另一方面可以讓做軟件的人員直接參與到產(chǎn)品的設(shè)計中來，利用這個工具將軟件的創(chuàng)意快速變成一個真實的產(chǎn)品，打破傳統(tǒng)意義上系統(tǒng)、硬件、軟件開發(fā)之間的藩籬，加速設(shè)計創(chuàng)新的進(jìn)程。幫助更多的開發(fā)者跨過FPGA SoC應(yīng)用的門檻兒，這就是SDSoC的要義所在。