十多年來，NI和Xilinx公司之間的技術合作不斷為工程師和科學家提供了進行創新和改變世界的工具。 NI為其一代又一代的新產品(如NI FlexRIO模塊、CompactRIO控制器)提供最新一代的Xilinx FPGA。此外，cRIO-9068軟件設計控制器也是基于創新的Zynq-7000可完全編程SoC設備。

NI充分利用了其產品中器件的特性，同時簡化了編程，使工程師和科學家們可以在熟悉的環境中進行開發，而無需深入探索Xilinx設備編程的底層細節。本文將簡要介紹NI cRIO-9068創新產品系列的核心——Zynq SoC的傳統功能和新亮點。

Xilinx的共同創始人之一Ross Freeman于1988年發明了FPGA，并于2010年被追列入“美國發明家名人堂”。 自Freeman發明FPGA之后的25年以來，他創立的公司以“編程創新”為口號，不斷發展壯大。當時，該公司已經將設備從千門膠合邏輯實用設備升級為通常所稱的“完全可編程設備”。 今天的Xilinx設備已經遠非 “門陣列”這一個術語所能涵蓋的，它在單個設備上集成數百萬門、數字信號處理(DSP)、內存、硬化外設IP以及速率高達28 Gbit/s的I/ O。

從2008年開始，Xilinx開始執行一個計劃，明確地擴大其投資組合，利用“可編程”所展示出的無盡可能性。該公司在28nm節點上開發了一系列業界領先的可完全編程的FPGA，包括Virtex-7、Kintex-7和Artix-7 FPGA，同時也推出了世界上第一個同構和異構可編程3D 集成芯片以及屢獲殊榮的創新型設備——Zynq-7000可完全編程的SoC設備。

圖 1. Zynq-7000 All Programmable SoC在單個設備中集成了一個雙核ARM Cortex-A9處理系統、28nm FPGA芯片和多個關鍵外設。

NI技術人員在幫助Xilinx定義Zynq-7000可完全編程SoC設備的需求時發揮了關鍵作用，因為Xilinx和NI都看中未來產品器件的可編程性具有巨大的價值和發展潛力。Zynq SoC是在單個設備上集成雙核ARM Cortex-A9微處理器、FPGA芯片和關鍵外設的首個商用設備（圖1）。處理器和FPGA芯片通過10,000個內部互連進行通信，使得微處理器和FPGA芯片之間具有前所未有的高性能，這是印刷電路板上獨立處理器和FPGA之間不可能實現的。

在Zynq SoC之前，Xilinx SoC開發了幾個在硅芯片上集成PowerPC內核的FPGA，在此基礎上以及結合其他方面的經驗，Xilinx賦予了Zynq SoC一個更加用戶友好的編程方法。Zynq SOC并不是“FPGA”，因為它的獨特之處在于整個應用由處理系統控制，而不是FPGA芯片。也就是說處理系統啟動后控制FPGA芯片的功能。這意味著用戶并不需要熟練掌握FPGA設計技術才能開發在Zynq SoC的處理器子系統上運行的應用程序。

Zynq SOC使得客戶能夠自行選擇操作系統或實時操作系統以及開發軟件，在C、?+ +或SystemC中進行設計，并將設計編程到Zynq SoC處理系統中。如果其中一部分設計的運行速度較慢，設計人員可以使用Xilinx的Vivado高層次綜合(HLS)工具來將他們在C語言中開發的算法或算法的一部分轉換成VHDL，并在Zynq SoC的FPGA芯片上測試代碼的運行。通過將正確的函數從處理器加載到FPGA芯片，釋放處理器以便讓處理器運行效率最高的函數，用戶可以實現比基于處理器的設計高達700倍的整體性能提升。

Zynq SoC的主要特性并不僅僅在于硅芯片和架構。為了確保成功，Xilinx公司針對Zynq SoC建立了廣泛的操作系統、RTOS和軟件開發支持以及外設IP和專用IP支持。 而且針對Xilinx的航空航天和國防項目，無與倫比的可靠性和安全性也是最為關鍵的特性。

借助NI LabVIEW系統設計軟件的直觀G編程語言，用戶可以輕松地利用Zynq SoC。 CompactRIO軟件設計控制器和直觀的LabVIEW開發環境相結合，使得系統設計人員無需學習Xilinx Vivado工具套件所需的硬件設計語言或Vivado HLS即可搭建嵌入式系統。 由于LabVIEW可重配置I/O (RIO)架構可讓用戶無需從頭開始創建自定義硬件，因而節省了昂貴的開發時間，縮短了產品的上市時間。Xilinx期待繼續為NI提供尖端的可完全編程的技術。