Zynq UltraScale+ MPSoC ソフトウェア開発者向けガイド (UG1137)

Zynq UltraScale+ MPSoC

ソ フ ト ウ ェ ア開発者向けガ イ ド

UG1137 (v4.0) 2017 年 5 月 3 日

この資料は表記のバージョンの英語版を翻訳したもので、内容に相違が生じる場合には原文を優先します。資料に

よっては英語版の更新に対応していないものがあります。日本語版は参考用としてご使用の上、最新情報につきまし

ては、必ず最新英語版をご参照ください。

改訂履歴

次の表に、 こ の文書の改訂履歴を示 し ます。 日付 バージ ョ ン 改訂内容 2017 年 5 月 3 日 v4.0 • 第 2 章: ° 「APU および RPU で設定可能な メ モ リ 領域」 を追加。 • 第 4 章: ° 図 4-2 を更新。

° Linux ソ フ ト ウ ェ ア ス タ ッ ク の例外レベル EL0 ～ EL3 に関す る 情報を追加。 • 第 5 章: ° 図 5-1 を更新。 • 第 7 章: ° 「ブー ト フ ロ ー」 を第 2 章か ら 第 7 章へ移動。 ° 「QSPI32 ブー ト モー ド 」 お よ び 「eMMC18 ブー ト モー ド 」 を追加。 ° 「JTAG ブー ト モー ド 」 に詳細な情報を追加。 ° 「USB ブー ト モー ド 」 を追加。 ° 図 7-8 を更新。 ° FSBL_USB_EXCLUDE を表 7-3 に追加。 • 第 8 章: ° セキ ュ ア ブー ト フ ロ ーチ ャー ト を削除。 ° 「 ラ イ ブ ラ リ サポー ト 」 を削除。 こ のセ ク シ ョ ンは付録 H 「XilSKey Library v6.2」 で 説明。 ° 「暗号化」 に例を追加。 ° 「認証」 に詳細な情報を追加。 ° 「外部 メ モ リ を使用す る ビ ッ ト ス ト リ ーム認証」 を追加。 ° 「シ ス テ ム メ モ リ 管理ユニ ッ ト 」 を追加。 ° 「A53 メ モ リ 管理ユニ ッ ト 」 を追加。 ° 「R5 メ モ リ 保護ユニ ッ ト 」 を追加。 • 第 9 章 「電力管理フ レーム ワー ク の概要」 を追加。 こ の内容は以前 『Zynq UltraScale+ MPSoC 電力管理フ レーム ワ ー ク ユーザー ガ イ ド 』 (UG1199) に含ま れていた。 • 第 15 章: ° 表 15-1 に、 パ ラ メ ー タ ーお よ び説明を追加。 ° 「ブー ト イ メ ージのフ ォーマ ッ ト 」 を追加。 ° 表 15-7 に追加ビ ッ ト の説明を追加。 • OS お よ び ラ イ ブ ラ リ の内容に関す る 付録を追加 (付録 A ～付録 K)。

2016 年 12 月 15 日 v3.0 _{第 1 章の 「は じ めに」 に説明を追加。}

第 7 章の 「ブー ト モー ド 」 の説明を修正。

『Zynq UltraScale+ MPSoC テ ク ニ カル リ フ ァ レ ン ス マニ ュ アル』 (UG1085)への参照 リ ン ク を変更。

付録 L 「その他の リ ソ ースおよ び法的通知」 を修正 し て リ ン ク を追加。

2016 年 10 月 5 日 v2.0 _{第 2 章: 図 2-2} か ら JTAG お よ び MDM を削除。第 2 章の 「」 のセキ ュ アお よ び非セキ ュ ア ブー ト モー ド の説明を明確化。 割 り 込み機能を削除。

第 3 章: 「ハー ド ウ ェ ア IDE」 機能 リ ス ト を追加。「Vivado Design Suite」 を追加。「ザ イ リ ン ク ス の ソ フ ト ウ ェ ア開発キ ッ ト 」 のサポー ト さ れ る 機能を変更。 SDK_Download への リ ン ク を追加。 PetaLinux の図を表 3-3 に差 し 替え。 第 4 章: 図 4-2 を差 し 替え。「FreeRTOS ソ フ ト ウ ェ ア ス タ ッ ク 」 を追加。 第 5 章: オープン ソ ース に よ る ソ フ ト ウ ェ ア開発を削除。 第 6 章: 第 6 章 「 ソ フ ト ウ ェ ア デザ イ ンのパ ラ ダ イ ム」 の タ イ ト ルを変更。「マルチプ ロ セ ッ サ開発用フ レーム ワ ー ク 」 を追加。 第 7 章: 図 7-5 の SD モー ド の図、 お よ び図 7-7 の NAND モー ド の図を変更。第 7 章 「シ ス テ ム ブー ト およ びコ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン」 の CSU の主な組織を削除。第 7 章 「シ ス テ ム ブー ト およ びコ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン」 の復帰 メ カ ニズ ム を削除。第 7 章の 「プ リ ブー ト シーケ ン ス」 を追加。 第 8 章: 第 8 章 「セキ ュ リ テ ィ 機能」 の タ イ ト ルを変更 し 、 セ ク シ ョ ン を再構築。「ザ イ リ ン ク ス ペ リ フ ェ ラ ル保護ユニ ッ ト 」 の説明を修正 し 、 タ イ ト ル名を変更。「暗号化」 の説 明を修正。 暗号キーの種類お よ びキー レ ジ ス タ の表を削除。 『Zynq UltraScale+ MPSoC テ

ク ニ カル リ フ ァ レ ン ス マニ ュ アル』 (UG1085) への相互参照を変更。「ARM ト ラ ス テ ッ ド フ ァ ーム ウ ェ ア」 を変更。「XMPU に よ る メ モ リ 保護」 か ら 説明を削除。「セキ ュ リ テ ィ 機 能」 か ら 「保護チ ェ ッ ク 」、 「エ ラ ー処理」、 「ペ リ フ ェ ラ ル保護の使用」 セ ク シ ョ ン を削 除。「 ラ イ ブ ラ リ サポー ト 」 を追加。 第 9 章: ATF [参照 37] への参照を追加。 復帰 メ カ ニ ズ ム の説明を削除。「電力管理フ レーム ワ ー ク 」 を追加。「カ ス タ ム PMU フ ァ ーム ウ ェ アの使用」 を変更。 第 12 章 「DMA」 を削除。 第 13 章: QEMU 機能表を削除。「ボー ド /キ ッ ト 」 に説明を追加。 第 15 章: シ ス テ ム コ ヒ ーレ ン シ を削除。 第 15 章 「Bootgen イ メ ージの生成」 に付録 A を移動。 「BootGen コ マン ド オプシ ョ ン」 か ら -interface オプシ ョ ン を削除。 「仮想化」 を削除。 『Zynq UltraScale+ MPSoC テ ク ニ カル リ フ ァ レ ン ス マニ ュ アル』 (UG1085) への参照を変更。 フ ィ ール ド およ びオフ セ ッ ト テーブ ルを削除。 『Zynq UltraScale+ MPSoC テ ク ニ カル リ フ ァ レ ン ス マニ ュ アル』 (UG1085) への 参照を変更。 ブー ト ア ク セ ス がプ ロ グ ラ ム可能であ る こ と を追加。

付録 L 「その他の リ ソ ースおよ び法的通知」 か ら Wiki サ イ ト を削除。 2015 年 11 月 18 日 v1.0 初版

目次

改訂履歴 . . . 2

第 1 章: このユーザー ガ イ ド について

は じ めに . . . 8 対象者お よ び内容 . . . 9 前提条件 . . . 9

第 2 章: Zynq UltraScale+ MPSoC デバイ スのプ ログ ラ ミ ング ビ ュ ー

は じ めに . . . 11 ハー ド ウ ェ ア アーキテ ク チ ャ の概要 . . . 11 APU お よ び RPU で設定可能な メ モ リ 領域 . . . 14 ブー ト プ ロ セ ス . . . 15 仮想化 . . . 17 リ セ ッ ト . . . 17 セキ ュ リ テ ィ 機能 . . . 18 安全性 と 信頼性 . . . 20

第 3 章: 開発ツール

は じ めに . . . 24

Vivado Design Suite . . . 25

ザ イ リ ン ク ス の ソ フ ト ウ ェ ア開発キ ッ ト . . . 26 PetaLinux ツール . . . 28 オープン ソ ース . . . 29 Yocto ツールを使用 し た Linux ソ フ ト ウ ェ ア開発ツール . . . 30

第 4 章: ソ フ ト ウ ェ ア ス タ ッ ク

は じ めに . . . 32 ベア メ タ ル ソ フ ト ウ ェ ア ス タ ッ ク . . . 32 Linux ソ フ ト ウ ェ ア ス タ ッ ク . . . 35 サー ド パーテ ィ ソ フ ト ウ ェ ア . . . 39

第 5 章: ソ フ ト ウ ェ ア開発フ ロー

ソ フ ト ウ ェ ア開発フ ロ ーの概要 . . . 40 ベア メ タ ル アプ リ ケーシ ョ ンの開発 . . . 41 PetaLinux を使用 し た ソ フ ト ウ ェ ア開発 . . . 43 SDK を使用 し た Linux アプ リ ケーシ ョ ン の開発 . . . 44

第 6 章: ソ フ ト ウ ェ ア デザイ ンのパラ ダ イム

は じ めに . . . 47 マルチプ ロ セ ッ サ開発用フ レーム ワー ク . . . 47 対称型マルチプ ロ セ ッ シ ン グ (SMP). . . 48

非対称型マルチプ ロ セ ッ シ ン グ (AMP) . . . 49

第 7 章: システム ブー ト および コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン

は じ めに . . . 53 ブー ト フ ロー . . . 53 ブー ト イ メ ージの生成 . . . 55 ブー ト モー ド . . . 55 ブー ト フ ローの詳細 . . . 62 FSBL コ ンパ イ ル フ ラ グの設定. . . 64

第 8 章: セキ ュ リ テ ィ 機能

は じ めに . . . 67 ブー ト 時のセキ ュ リ テ ィ . . . 67 外部 メ モ リ を使用す る ビ ッ ト ス ト リ ーム認証 . . . 71 実行時セキ ュ リ テ ィ . . . 73 ARM ト ラ ス テ ッ ド フ ァ ーム ウ ェ ア . . . 73 ザ イ リ ン ク ス メ モ リ 保護ユニ ッ ト . . . 76 ザ イ リ ン ク ス ペ リ フ ェ ラ ル保護ユニ ッ ト . . . 77 シ ス テ ム メ モ リ 管理ユニ ッ ト . . . 77 A53 メ モ リ 管理ユニ ッ ト . . . 77 R5 メ モ リ 保護ユニ ッ ト . . . 77

第 9 章: 電力管理フ レームワー クの概要

は じ めに . . . 78

Zynq UltraScale+ MPSoC の電力管理の概要 . . . 80

Zynq UltraScale+ MPSoC の電力管理 ソ フ ト ウ ェ ア アーキ テ ク チ ャ . . . 82

電力管理に API を使用 . . . 89 XilPM の実装の詳細. . . 94 Linux . . . 97 ARM ト ラ ス テ ッ ド フ ァ ーム ウ ェ ア (ATF) . . . 106 PMU フ ァ ーム ウ ェ ア . . . 108

第 10 章: プ ラ ッ ト フ ォ ーム管理

は じ めに . . . 111 PS のプ ラ ッ ト フ ォ ーム管理 . . . 111

第 11 章: リ セ ッ ト

は じ めに . . . 117 シ ス テ ム レベル リ セ ッ ト . . . 117 ブ ロ ッ ク レベル リ セ ッ ト . . . 118 APU リ セ ッ ト . . . 118 RPU リ セ ッ ト . . . 118 FPD リ セ ッ ト . . . 119

第 12 章: 高速バス イ ン タ ー フ ェ イ ス

は じ めに . . . 120 USB 3.0. . . 120 ギガ ビ ッ ト イ ーサネ ッ ト コ ン ト ロ ー ラ ー . . . 123 PCI Express. . . 127

第 13 章: ク ロ ッ ク および周波数管理

は じ めに . . . 132 ペ リ フ ェ ラ ルの周波数変更 . . . 132

第 14 章: タ ーゲ ッ ト 開発プ ラ ッ ト フ ォ ーム

は じ めに . . . 134 QEMU. . . 134 ボー ド /キ ッ ト . . . 134

第 15 章: Bootgen イ メ ージの生成

は じ めに . . . 135 BIF フ ァ イ ルのパ ラ メ ー タ ー . . . 135 Bootgen コ マ ン ド ラ イ ン のオプシ ョ ン . . . 139 Bootgen コ マ ン ド の例 . . . 140 ブー ト イ メ ージのフ ォーマ ッ ト . . . 141 ブー ト ヘ ッ ダー テーブル . . . 141 レ ジ ス タ 初期化テーブル . . . 142 イ メ ージ ヘ ッ ダー テーブル . . . 142 パーテ ィ シ ョ ン ヘ ッ ダー テーブル . . . 143 認証証明 . . . 145 認証証明のヘ ッ ダー . . . 145

付録 A: Power Management Framework Appendix

XilPM Argument Value Definitions. . . 147

XilPM Error Codes . . . 154

付録 B: Xilinx Standard C Libraries

Xilinx Standard C Libraries . . . 156

付録 C: Standalone Library Reference v6.2

Xilinx Hardware Abstraction Layer API . . . 162

付録 D: XilFlash Library v4.3

Overview. . . 274

付録 E: XilIsf Library v5.8

Overview. . . 285

付録 F: XilFFS Library Reference 3.6

Overview. . . 305

付録 G: XilRSA Library v1.3

Overview. . . 309

付録 H: XilSKey Library v6.2

Overview. . . 314

付録 I: XilPM Library v2.1

Overview. . . 383

付録 J: XilFPGA Library v2.0

Overview. . . 403

付録 K: XilSecure Library Reference

Overview. . . 411

付録 L: その他の リ ソ ースおよび法的通知

ザ イ リ ン ク ス リ ソ ース . . . 435

ソ リ ュ ーシ ョ ン セン ター . . . 435

Xilinx Documentation Navigator お よ びデザ イ ン ハブ . . . 435

参考資料 . . . 436

第 1 章

こ のユーザー ガ イ ド について

は じ めに

こ のガ イ ド では、 ザ イ リ ン ク ス Zynq® UltraScale+™ MPSoC デバ イ ス用のシ ス テ ム ソ フ ト ウ ェ アおよ びアプ リ ケー シ ョ ン を設計、 開発す る 上で必要な ソ フ ト ウ ェ ア関連情報を提供 し ます。 Zynq UltraScale+ MPSoC フ ァ ミ リ には、 次 のシ ス テ ム機能に基づいた さ ま ざ ま な製品があ り ます。

• アプ リ ケーシ ョ ン プ ロ セ ッ シ ン グ ユニ ッ ト (APU)

° デ ュ アル コ ア ま たは ク ワ ッ ド コ ア ARM Cortex™-A53 MPCore™ ° CPU 周波数は最大 1.5GHz

• リ アル タ イ ム プ ロ セ ッ シ ン グ ユニ ッ ト (RPU) ° デ ュ アル コ ア ARM Cortex-R5 MPCore ° CPU 周波数は最大 600MHz • グ ラ フ ィ ッ ク ス プ ロ セ ッ シ ン グ ユニ ッ ト (GPU) ° ARM Mali™-400 MP2 ° GPU 周波数は最大 667MHz • ビデオ コーデ ッ ク ユニ ッ ト (VCU) ° 別々の コ ア を介 し てエン コ ー ド と デ コ ー ド の同時実行 ° H.264 ハ イ プ ロ フ ァ イ ル、 レベル 5.2 (4Kx2K-60 レー ト ) ° H.265 (HEVC)、 メ イ ン 10 プ ロ フ ァ イ ル、 レベル 5.1、 ハ イ テ ィ ア、 4Kx2K-60 の最大レー ト ° 8 ビ ッ ト お よ び 10 ビ ッ ト のエ ン コ ーデ ィ ン グ ° 4:2:0 お よ び 4:2:2 の ク ロ マ サン プ リ ン グ

第 1 章: このユーザー ガ イ ド について

対象者および内容

こ のガ イ ド は、 ソ フ ト ウ ェ ア開発者お よ びシ ス テ ム アーキテ ク ト を対象に、 次の内容について説明 し ています。 • ザ イ リ ン ク ス の ソ フ ト ウ ェ ア開発ツール • 利用可能なプ ロ グ ラ ミ ン グ オプシ ョ ン • デバ イ ス ド ラ イ バー、 ミ ド ル ウ ェ ア ス タ ッ ク 、 フ レーム ワー ク 、 サンプル アプ リ ケーシ ョ ン な どザ イ リ ン ク ス の ソ フ ト ウ ェ ア コ ン ポーネン ト

• プ ラ ッ ト フ ォーム管理ユニ ッ ト フ ァーム ウ ェ ア (PMUFW)、 ARM® ト ラ ス テ ッ ド フ ァ ーム ウ ェ ア (ATF)、

OpenAMP、 PetaLinux ツール、 Xen Hypervisor、 Zynq UltraScale+ MPSoC デバ イ ス向けに開発 さ れたその他のツール

前提条件

こ のガ イ ド は、 次の経験、 知識があ る こ と を前提 と し てい ます。 • エンベデ ッ ド ソ フ ト ウ ェ アの開発経験 • ARMv7 お よ び ARMv8 アーキ テ ク チ ャ に関す る 知識 • Vivado® 統合設計環境 (IDE)、 ザ イ リ ン ク ス ソ フ ト ウ ェ ア開発キ ッ ト (SDK)、 コ ンパ イ ラ 、 デバ ッ ガー、 オペ レーテ ィ ン グ シ ス テ ム な どの開発ツールに関する知識 こ のガ イ ド は次の章で構成 さ れます。

• 第 2 章 「Zynq UltraScale+ MPSoC デバ イ ス のプ ロ グ ラ ミ ン グ ビ ュー」 : Zynq UltraScale+ MPSoC ハー ド ウ ェ アの アーキ テ ク チ ャ について簡単に説明 し ます。 すべてのユーザーには、 各機能を理解す る ために こ の章を ご一読 いただ く こ と を推奨 し てい ます。

• 第 3 章 「開発ツール」 : Zynq UltraScale+ MPSoC デバ イ ス を使用 し た シ ス テ ム開発を支援す る ためにザ イ リ ン ク ス が提供す る 各種 ソ フ ト ウ ェ ア ス タ ッ ク と し て、 ベア メ タ ル ソ フ ト ウ ェ ア ス タ ッ ク 、 RTOS ベース ソ フ ト ウ ェ ア ス タ ッ ク 、 およ び完全な Linux ス タ ッ ク について説明し ます。 • 第 4 章 「 ソ フ ト ウ ェ ア ス タ ッ ク 」 : ザ イ リ ン ク ス の ソ フ ト ウ ェ ア開発ツールについて簡単に説明 し ます。 ソ フ ト ウ ェ ア開発ツールの機能に対す る 理解を深めていただけ ます。 ソ フ ト ウ ェ ア開発者の方は必ず こ の章を最後ま でお読みにな り 、 ソ フ ト ウ ェ ア アプ リ ケーシ ョ ンのビル ド およ びデバ ッ グの手順を ご確認 く だ さ い。 • 第 5 章 「 ソ フ ト ウ ェ ア開発フ ロー」 : ソ フ ト ウ ェ ア開発プ ロ セ ス の各手順について説明 し ます。 Linux OS お よ び ベア メ タ ルでサポー ト さ れ る API およ び ド ラ イ バーについて も 簡単に説明し ます。 • 第 6 章 「 ソ フ ト ウ ェ ア デザ イ ンのパ ラ ダ イ ム」 : ヘテ ロ ジ ニ ア ス プ ロ セ ッ シ ン グ シ ス テ ム上でのい く つかの ソ フ ト ウ ェ ア開発アプ ロ ーチについて説明 し ます。 特に対称型マルチプ ロ セ ッ シ ン グ (SMP)、 非対称形マルチプ ロ セ ッ シ ン グ (AMP)、 仮想化、 およ び SMP と AMP を組み合わせたハ イ ブ リ ッ ド モー ド な ど、 さ ま ざ ま なプ ロ セ ッ サ モー ド でのプ ロ グ ラ ミ ン グについて詳 し く 説明 し ます。 • 第 7 章 「シ ス テ ム ブー ト およ びコ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン」 : セキ ュ ア モー ド と 非セ キ ュ ア モー ド の両方におい て各種ブー ト デバ イ ス を使用 し たブー ト プ ロ セ ス について説明 し ます。 • 第 8 章 「セキ ュ リ テ ィ 機能」 : アプ リ ケーシ ョ ン のブー ト 時お よ び実行時のセ キ ュ リ テ ィ を確保す る ための Zynq UltraScale+ MPSoC デバ イ ス の機能について説明 し ます。

第 1 章: このユーザー ガ イ ド について

• 第 11 章 「 リ セ ッ ト 」 : シ ス テ ム レベルおよ びモジ ュール レベルの リ セ ッ トについて説明 し ます。

• 第 12 章 「高速バス イ ン タ ーフ ェ イ ス」 : 高速 イ ン タ ーフ ェ イ ス プ ロ ト コ ルの コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン フ ロ ーに ついて説明 し ます。

• 第 13 章 「 ク ロ ッ ク およ び周波数管理」 : Zynq UltraScale+ MPSoC デバ イ ス のペ リ フ ェ ラ ルの ク ロ ッ ク お よ び周波 数管理について簡単に説明 し ます。

• 第 14 章 「タ ーゲ ッ ト 開発プ ラ ッ ト フ ォーム」 : Zynq UltraScale+ MPSoC デバ イ ス向けに提供 さ れ る 各種開発プ ラ ッ ト フ ォーム と し て、 Quick Emulator (QEMU) および Zynq UltraScale+ MPSoC ボー ド /キ ッ ト について説明 し ま す。

• 第 15 章 「Bootgen イ メ ージの生成」 : Zynq UltraScale+ MPSoC デバ イ ス のブー タ ブル イ メ ージ を作成す る ための ス タ ン ド ア ロ ン ツール Bootgen について説明 し ます。 Bootgen は SDK に含まれています。

• 付録 A ～付録 K では、 ソ フ ト ウ ェ ア プ ラ ッ ト フ ォームの開発に役立つ利用可能な ラ イ ブ ラ リ およ びボー ド サ ポー ト パ ッ ケージについて説明 し てい ます

• 付録 L 「その他の リ ソ ースおよ び法的通知」 : こ のガ イ ド で参考資料 と し て示 し た文書への リ ン ク を ま と め ま す。

第 2 章

Zynq UltraScale+ MPSoC デバイ スのプ ログ ラ

ミ ング ビ ュ ー

は じ めに

Zynq® UltraScale+™ MPSoC デバ イ ス は、 ヘテ ロ ジ ニ ア ス マルチプ ロ セ ッ シ ン グ を必要 と す る アプ リ ケーシ ョ ン を幅 広 く サポー ト し ます。 こ のデバ イ ス は次の機能をサポー ト し てい ます。 • 複数レベルのセキ ュ リ テ ィ • 高度な安全性 • 高度な電力管理 • 広帯域のプ ロ セ ッ サ、 I/O、 およ び メ モ リ • ヘテ ロ ジニ ア ス マルチプ ロ セ ッ シ ン グに基づ く アプ ロ ーチで直面する設計には、 次の よ う な課題があ り ます。 ° 消費電力の仕様を満た し なが ら アプ リ ケーシ ョ ン パフ ォーマン ス の要件を満たす こ と ° 種類の異な る 複数のプ ロ セ ッ サか ら の メ モ リ ア ク セ ス を最適化する こ と ° プ ロ セ ッ シ ン グ エン ジ ン間で低レ イ テ ン シかつコ ヒ ーレ ン ト な通信を行 う こ と ° すべての動作モー ド でシ ス テ ム消費電力を管理お よ び最適化す る こ と

ザ イ リ ン ク ス は、 Zynq UltraScale+ MPSoC デバ イ ス でのハー ド ウ ェ ア/ ソ フ ト ウ ェ ア開発やオペレーテ ィ ン グ シ ス テ ム、 ヘテ ロ ジニ ア ス シ ス テ ム ソ フ ト ウ ェ ア、 セキ ュ リ テ ィ 管理モジ ュールな どの さ ま ざ ま な ソ フ ト ウ ェ ア モジ ュー ルに対応で き る 包括的な ツールを提供 し てい ます。

Zynq UltraScale+ MPSoC デバ イ ス は、 ARM® v8 ベー ス の高性能で高エネルギー効率の 64 ビ ッ ト アプ リ ケーシ ョ ン プ ロ セ ッ サであ る Cortex™-A53、 およ び 32 ビ ッ ト の ARM Cortex-R5 MPCore リ アル タ イ ム プ ロ セ ッ サを搭載するヘ テ ロ ジニア ス デバ イ ス です。

ハー ド ウ ェ ア アーキテ ク チ ャの概要

Zynq UltraScale+ MPSoC デバ イ ス は、 消費電力の削減、 プ ロ グ ラ マブル ア ク セ ラ レーシ ョ ン、 I/O、 お よ び メ モ リ 帯 域幅が強化 さ れてお り 、 ヘテ ロ ジニ ア ス プ ロ セ ッ シ ン グ を必要 と する アプ リ ケーシ ョ ンに最適です。

図 2-1 に、 次世代のプ ロ グ ラ マブル エ ン ジ ン、 セ キ ュ リ テ ィ 、 安全性、 信頼性、 お よ び 32 ビ ッ ト か ら 64 ビ ッ ト への ス ケー ラ ビ リ テ ィ を備えた Zynq UltraScale+ MPSoC アーキテ ク チ ャ のブ ロ ッ ク 図を示 し ます。

第 2 章: Zynq UltraScale+ MPSoC デバイ スのプ ログ ラ ミ ング ビ ュ ー

X-Ref Target - Figure 2-1

図 2-1: Zynq UltraScale+ MPSoC デバイ スのハー ド ウ ェ ア アーキテ ク チ ャ

RPU 256 KB OCM LPD-DMA CSU PMU Processing System Cortex-R5 32 KB I/D 128 KB TCM Cortex-R5 32 KB I/D 128 KB TCM 4 x 1GE APU Cortex-A53 32 KB I/D Cortex-A53 32 KB I/D Cortex-A53 32 KB I/D Cortex-A53 32 KB I/D GIC SCU ACP 1 MB L2 GPU Mali-400 MP2 64 KB L2 2 x USB 3.0 NAND x8 ONFI 3.1 2 x SD3.0/ eMMC4.51 Quad-SPI x 8 2 x SPI 2 x CAN 2 x I2C 2 x UART GPIOs SYSMON MIO Central Switch FPD-DMA VCU H.264/H.265 PCIe Gen4 DisplayPort v1.2 x1, x2 2 x SATA v3.0 PCIe Gen2 x1, x2, or x4 SHA3 AES-GCM RSA Processor System _BPU DDRC (DDR4/3/3L, LPDDR3/4) Programmable Logic 128 KB RAM PL_LPD HP GIC LLLP LLLP RGMII ULPI PS-GTR SMMU/CCI GFC USB 3.0 SGMII

Low Power Switch

To ACP

Low Power Full Power

Battery Power 32-bit/64-bit 64-bit M S 128-bit M S UG1085_c1_01_091715 LPD_PL HPC HPM GTY Quad GTH Quad Interlaken 100G Ethernet ACE DisplayPort Video and Audio Interface

第 2 章: Zynq UltraScale+ MPSoC デバイ スのプ ログ ラ ミ ング ビ ュ ー

Zynq UltraScale+ MPSoC デバ イ ス には次の機能があ り ます。

• Cortex-R5 デ ュ アル コ ア リ アル タ イ ム プ ロ セ ッ シ ン グ ユニ ッ ト (RPU)

• ARM Cortex-A53 64 ビ ッ ト ク ワ ッ ド /デ ュ アル コ ア アプ リ ケーシ ョ ン プ ロ セ ッ シ ン グ ユニ ッ ト (APU) • Mali-400 MP2 グ ラ フ ィ ッ ク ス プ ロ セ ッ シ ン グ ユニ ッ ト (GPU)

• 外部 メ モ リ イ ン タ ーフ ェ イ ス (I/F): DDR4、 LPDDR4、 DDR3、 DDR3L、 LPDDR3、 2x ク ワ ッ ド SPI、 およ び NAND

• 汎用 コ ネ ク テ ィ ビ テ ィ : 2x USB 2.0、 2x SD/SDIO、 2x UART、 2x CAN 2.0B、 2x I2C、 2x SPI、 4x 1GE、 お よ び GPIO

• セキ ュ リ テ ィ : AES (Advanced Encryption Security)、 RSA (Rivest Shamir Adleman)、 およ び SHA3 (Secure Hash Algorithm 3) • AMS シ ス テ ム モニ タ ー : 10 ビ ッ ト 、 1 MSPS ADC、 温度、 電圧、 お よ び電流モニ タ ー • プ ロ セ ッ シ ン グ シ ス テ ム (PS) には 5 つの高速シ リ アル I/O (HSSIO) イ ン ターフ ェ イ ス があ り 、 次に示す必須プ ロ ト コ ルをサポー ト し ます。 ° PS PCIe イ ン タ ーフ ェ イ ス用統合ブ ロ ッ ク : ベース 仕様バージ ョ ン 2.1 準拠、 Gen2x4 ° SATA 3.0 仕様に準拠 し た イ ン タ ーフ ェ イ ス ° DisplayPort イ ン タ ーフ ェ イ ス: 最大ビデオ解像度 4k x 2k に対応 し た DisplayPort イ ン タ ーフ ェ イ ス ( ソ ー ス の み) を実装 ° USB 3.0 イ ン タ ーフ ェ イ ス : USB 3.0 仕様に準拠 し 、 5Gb/s ラ イ ン レー ト を実装 ° シ リ アル GMII イ ン タ ーフ ェ イ ス: 1Gb/s SGMII イ ン タ ーフ ェ イ ス をサポー ト • 電源シーケ ン ス、 安全性、 セキ ュ リ テ ィ 、 お よ びデバ ッ グの機能を支え る プ ラ ッ ト フ ォーム管理ユニ ッ ト (PMU)

詳細は、 『Zynq UltraScale+ MPSoC テ ク ニカル リ フ ァ レ ン ス マニ ュ アル』 (UG1085) の第 3 章 「アプ リ ケーシ ョ ン プ ロ セ ッ シ ン グ ユニ ッ ト (APU)」、第 4 章 「 リ アル タ イ ム プ ロ セ ッ シ ン グ ユニ ッ ト (RPU)」、第 6 章 「プ ラ ッ ト フ ォーム 管理ユニ ッ ト (PMU)」、第 5 章 「グ ラ フ ィ ッ ク ス プ ロ セ ッ シ ン グ ユニ ッ ト (GPU)」、 お よ び第 13 章 「割 り 込み」 のプ ロ セ ッ サ間の割 り 込み (IPI) に関する説明を参照 し て く だ さ い。

その他の コ ン ポーネ ン ト については、 『Zynq UltraScale+ MPSoC テ ク ニカル リ フ ァ レ ン ス マニ ュ アル』 (UG1085)

第 2 章: Zynq UltraScale+ MPSoC デバイ スのプ ログ ラ ミ ング ビ ュ ー

APU および RPU で設定可能な メ モ リ 領域

APU お よ び RPU で設定可能な メ モ リ 領域を次の各表に示 し ます。 表 2-1: APU で設定可能な メ モ リ 領域 メ モ リ タ イ プ 開始ア ド レ ス サイ ズ DDR Low

_0x00000000

2GB DDR High

_0x800000000

2GB OCM

_0xFFFC0000

256KB QSPI

_0xC0000000

512MB 表 2-2: RPU (ロ ッ ク ス テ ッ プ モー ド ) で設定可能な メ モ リ 領域 メ モ リ タ イ プ 開始ア ド レ ス サイ ズ DDR Low

_0x100000

2047MB OCM

_0xFFFC0000

256KB QSPI

_0xC0000000

512MB R5_0_ATCM_MEM_0

_0x00000

64KB R5_0_BTCM_MEM_0

_0x20000

64KB R5_TCM_RAM_0_MEM

_0x00000

256KB 表 2-3: RPU (ス プ リ ッ ト モー ド ) で設定可能な メ モ リ 領域 メ モ リ タ イ プ 開始ア ド レ ス サイ ズ R5_0 DDR Low

_0x100000

2047MB OCM

_0xFFFC0000

256KB QSPI

_0xC0000000

512MB R5_0_ATCM_MEM_0

_0x00000

64KB R5_0_BTCM_MEM_0

_0x20000

64KB R5_1 DDR Low

_0x100000

2047MB OCM

_0xFFFC0000

256KB QSPI

_0xC0000000

512MB R5_1_ATCM_MEM_0

_0x00000

64KB R5_1_BTCM_MEM_0

_0x20000

64KB

第 2 章: Zynq UltraScale+ MPSoC デバイ スのプ ログ ラ ミ ング ビ ュ ー

次に注意事項を示 し ます。

• ロ ッ ク ス テ ッ プ モー ド の RPU では、 R5_0_ATCM_MEM_0 および R5_0_BTCM_MEM_0 メ モ リ ア ド レ スはシ ス テ ム ア ド レ ス マ ッ プの R5_0_ATCM_LSTEP および R5_0_BTCM_LSTEP の メ モ リ 範囲にそれぞれマ ッ プ さ れま す。

• ス プ リ ッ ト モー ド の RPU では、 R5_x_ATCM_MEM_0 および R5_x_BTCM_MEM_0 の メ モ リ ア ド レ スはシ ス テ ム ア ド レ ス マ ッ プの R5_x_ATCM_SPLIT および R5_x_BTCM_SPLIT の メ モ リ 範囲にそれぞれマ ッ プ さ れます。 • QSPI コ ン ト ロ ー ラ ーが リ ニ ア モー ド の場合 QSPI メ モ リ にア ク セ ス可能です。

詳細は、 こ のセ ク シ ョ ン ( 『Zynq UltraScale+ MPSoC テ ク ニ カル リ フ ァ レ ン ス マニ ュ アル』 (UG1085) [参照 10] の第 10 章 「シ ス テ ム ア ド レ ス」 ) を参照 し て く だ さ い。

ブー ト プ ロ セス

複数ス テージか ら な る ブー ト プ ロ セ スは、 プ ラ ッ ト フ ォーム管理ユニ ッ ト (PMU) と コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン セキ ュ リ テ ィ ユニ ッ ト (CSU) で管理およ び実行 さ れます。 デバ イ スはセキ ュ ア モー ド ま たは非セキ ュ ア モー ド でブー ト で き ます。 ブー ト の各ス テージは次の と お り です。

• プ リ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ス テージ: こ の ス テージは主に PMU が制御し 、 PMU ROM を実行 し てシ ス テ ム を セ ッ ト ア ッ プ し ます。 リ セ ッ ト お よ び復帰に関す る プ ロ セ ス はすべて PMU が処理 し ます。

• コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ス テージ: こ の ス テージでは、 PS の FSBL (第 1 段階ブー ト ロ ーダー ) コー ド をオン チ ッ プ RAM (OCM) に ロ ー ド し ます。 セキ ュ ア モー ド と 非セキ ュ アの両方のブー ト モー ド をサポー ト し ます。 ブー ト ヘ ッ ダーを介 し て、 Cortex-R5 プ ロ セ ッ サ と Cortex-A53 プ ロ セ ッ サのいずれかに対 し て FSBL を実行で き ます。 Cortex-R5 プ ロ セ ッ サでは、 ロ ッ ク ス テ ッ プ モー ド も サポー ト さ れてい ます。

• ポ ス ト コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ス テージ: FSBL の実行が開始する と 、 Zynq UltraScale+ MPSoC デバ イ スはポ ス ト コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン ス テージに移行 し ます。

ブー ト モー ド

外部デバ イ ス か ら のブー ト では、 次のいずれかのブー ト モー ド を使用で き ます。 • ク ワ ッ ド SPI フ ラ ッ シ ュ メ モ リ (QSPI24、 QSPI32)

• eMMC18 • NAND • SD0/SD1 • JTAG • USB

bootROM は SATA、 イ ーサネ ッ ト 、 お よ び PCI Express (PCIe) か ら のブー ト を直接サポー ト し てい ません。

異な る ブー ト モー ド のブー ト プ ロ セ ス の詳細は、 こ のセ ク シ ョ ン ( 『Zynq UltraScale+ MPSoC テ ク ニ カル リ フ ァ レ ン ス マニ ュ アル』 (UG1085) [参照 10] の第 11 章 「ブー ト お よ び コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン」 ) を参照 し て く だ さ い。

第 2 章: Zynq UltraScale+ MPSoC デバイ スのプ ログ ラ ミ ング ビ ュ ー

QSPI24

QSPI ブー ト モー ド は、 次の機能を サポー ト し ます。

• シ ン グル QSPI フ ラ ッ シ ュ メ モ リ (QSPI24) では x1、 x2、 お よび x4 読み出 し モー ド 。 デュ アル QSPI では x8 読 み出 し モー ド 。 • マルチブー ト の イ メ ージ検索。 注記: I/O モー ド は FSBL でサポー ト さ れません。 詳細は、「QSPI24 ブー ト モー ド 」 を参照 し て く だ さ い。

QSPI32

QSPI32 ブー ト モー ド は次の機能を サポー ト し ます。

• シ ン グル QSPI フ ラ ッ シ ュ メ モ リ (QSPI32) では x1、 x2、 お よび x4 読み出 し モー ド 。 デュ アル QSPI では x8 読 み出 し モー ド 。 • マルチブー ト の イ メ ージ検索。 • BSP ド ラ イ バー用 I/O モー ド (FSBL ではサポー ト さ れない)。 詳細は、「QSPI32 ブー ト モー ド 」 を参照 し て く だ さ い。

eMMC18

eMMC18 ブー ト モー ド は次の機能を サポー ト し ます。 • FAT 16/32 フ ァ イ ル シ ス テ ム に よ る ブー ト イ メ ージの読み出 し 。 • マルチブー ト の イ メ ージ検索。 マルチブー ト で検索可能な イ メ ージ フ ァ イ ルの最大数は 8,191。 詳細は、「eMMC18 ブー ト モー ド 」 を参照 し て く だ さ い。

NAND

NAND ブー ト モー ド は、 次の機能を サポー ト し ます。 • 8 ビ ッ ト 幅でのブー ト イ メ ージの読み出 し 。 • マルチブー ト の イ メ ージ検索。 詳細は、「NAND ブー ト モー ド 」 を参照 し て く だ さ い。

SD

SD ブー ト ではバージ ョ ン 3.0 がサポー ト さ れ ます。 こ のバージ ョ ンは、 次の機能を サポー ト し ます。 • FAT 16/32 フ ァ イ ル シ ス テ ム に よ る ブー ト イ メ ージの読み出 し 。 • マルチブー ト の イ メ ージ検索。 マルチブー ト で検索可能な イ メ ージ フ ァ イ ルの最大数は 8,191。 詳細は、「SD ブー ト モー ド 」 を参照 し て く だ さ い。

第 2 章: Zynq UltraScale+ MPSoC デバイ スのプ ログ ラ ミ ング ビ ュ ー

JTAG

PS に必要な ソ フ ト ウ ェ ア イ メ ージ と PL に必要なハー ド ウ ェ ア イ メ ージは、 JTAG を使用 し て ダ ウ ン ロ ー ド で き ま す。

重要_{: JTAG モー ド の場合、 Zynq UltraScale+ MPSoC デバイ スは非セキ ュ ア モー ド でのみブー ト 可能です。}

詳細は、「JTAG ブー ト モー ド 」 を参照 し て く だ さ い。

USB

USB ブー ト モー ド は USB 2.0 をサポー ト し ます。 マルチブー ト 、 イ メ ージ フ ォ ールバ ッ ク 、 XIP はサポー ト し ませ ん。 セキ ュ ア と 非セキ ュ アの両方のブー ト モー ド をサポー ト し ます。 USB ブー ト モー ド は DDR サ イ ズの小 さ いシ ス テ ムではサポー ト さ れません。 こ のブー ト モー ド はデフ ォル ト で無効 と な っ てい ます。

詳細は、「USB ブー ト モー ド 」 を参照 し て く だ さ い。

仮想化

仮想化に よ り 、 1 つのプ ロ セ ッ サで複数の ソ フ ト ウ ェ ア ス タ ッ ク を同時実行で き る ため、 Zynq UltraScale+ MPSoC デ バ イ ス の生産性が向上 し ます。 仮想化の役割はシ ス テ ムに よ っ てそれぞれ異な り ます。 あ る シ ス テ ムでは、 仮想化 に よ っ てプ ロ セ ッ サの使用率を常に高 く 維持 し 、 消費電力の削減 と 性能の最大化を実現 し てい ます。 ま た別のシ ス テ ムでは、 独立性や冗長性を確保す る ために各種の ソ フ ト ウ ェ ア ス タ ッ ク を分割する手段 と し て仮想化を利用 し て い ます。

仮想化サポー ト は、 ARM 例外レベル 2 (EL2) を含むイ ンプ リ メ ン テーシ ョ ンにのみ該当し ます。 ARM v8 は仮想化拡 張機能に よ っ て完全仮想化をサポー ト し てい る ため、 ほぼネ イ テ ィ ブなゲ ス ト オペレーテ ィ ン グ シ ス テ ムの性能が 得 ら れます。

仮想化の詳細は、 こ のセ ク シ ョ ン ( 『Zynq UltraScale+ MPSoC テ ク ニ カル リ フ ァ レ ン ス マニ ュ アル』 (UG1085)

[参照 10] の 「シ ス テ ム仮想化」 を参照 し て く だ さ い。

リ セ ッ ト

Zynq UltraScale+ MPSoC には、 パ ワ ーオ ン リ セ ッ ト (POR)、 シ ス テ ム リ セ ッ ト 、 お よ びデバ ッ グ シ ス テ ム リ セ ッ ト な ど複数のシ ス テ ム レベル リ セ ッ ト があ り 、 ま た PS、 APU、 RPU、 FPD、 およ び PL 用にブ ロ ッ ク レベルの リ セ ッ

ト も あ り ます。

Zynq UltraScale+ MPSoC デバ イ ス の リ セ ッ ト ブ ロ ッ ク はシ ス テ ム に対す る 外部お よ び内部 リ セ ッ ト 入力を処理 し 、 すべてのペ リ フ ェ ラ ル、 APU および RPU に対する リ セ ッ ト 要件を確実に満た し ます。 リ セ ッ ト ブ ロ ッ ク はデバ イ ス のプ ロ グ ラ マブル ロ ジ ッ ク に対 し て リ セ ッ ト を生成 し 、 プ ロ セ ッ サ シ ス テ ム (PS) ブ ロ ッ ク と プ ロ セ ッ サ ロ ジ ッ ク (PL) ブ ロ ッ ク に対 し て個別に リ セ ッ ト のアサー ト が可能です。

第 2 章: Zynq UltraScale+ MPSoC デバイ スのプ ログ ラ ミ ング ビ ュ ー

セキ ュ リ テ ィ 機能

Zynq UltraScale+ MPSoC デバ イ ス の主要なセ キ ュ リ テ ィ 機能は、 次のブ ロ ッ ク に よ っ て提供 さ れ ます。

コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン セキ ュ リ テ ィ ユニ ッ ト (CSU)

コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン セキ ュ リ テ ィ ユニ ッ ト (CSU) は、 次の図に示す 2 つの主要ブ ロ ッ ク で構成 さ れます。 左側 のブ ロ ッ ク は、 ブー ト 動作を制御す る 三重冗長プ ロ セ ッ サを備え てい る セキ ュ ア プ ロ セ ッ サ ブ ロ ッ ク です。

ま た、 付属 ROM、 小型専用 RAM、 およ びすべてのセキ ュ ア動作をサポー ト する ために必要な制御/ス テータ ス レ ジ ス タ も あ り ます。 右側のブ ロ ッ ク は暗号 イ ン タ ーフ ェ イ ス ブ ロ ッ ク (CIB) で、 AES-GCM、 DMA、 SHA、 RSA、 およ び PCAP イ ン タ ーフ ェ イ ス を備えてい ます。 ブー ト 後、 CSU は タ ンパー レ ス ポ ン ス の監視を実行 し ます。

こ れ ら の暗号 イ ン タ ーフ ェ イ ス は動作中に使用で き ます。 こ れ ら 機能の使用方法は、付録 K 「XilSecure Library Reference」 を参照 し て く だ さ い。 詳細は、 こ のセ ク シ ョ ン ( 『Zynq UltraScale+ MPSoC テ ク ニ カル リ フ ァ レ ン ス マ ニ ュ アル』 (UG1085) [参照 10] の 「セ キ ュ リ テ ィ 」 ) を参照 し て く だ さ い。

X-Ref Target - Figure 2-2

図 2-2: コ ン フ ィ ギュ レーシ ョ ン セキ ュ リ テ ィ ユニ ッ ト のアーキテ ク チ ャ

CSU PMU Switch

ROM Validation ROM (128 KB) RAM (32 KB) Triple Redundant MicroBlaze SHA-3 384 AES-GCM 256 Secure Stream Switch

PCAP CSU DMA CSU Registers Key Management To PL Configuration PMU ROM Validation To/From LPD Main Switch

Tamper Sources INTC ECC BBRAM eFUSE PUF Operation KUP Family CSU Local Registers PUF RSA Multiplier PSTP

Security Processor Block Crypto Interface Block

第 2 章: Zynq UltraScale+ MPSoC デバイ スのプ ログ ラ ミ ング ビ ュ ー

• セキ ュ ア プ ロ セ ッ サ ブ ロ ッ ク : 三重冗長プ ロ セ ッ サに よ り 、 シ ン グル イ ベン ト ア ッ プセ ッ ト (SEU) が発生 し て も エ ラ ーのない動作を確保 し ます。

• 暗号 イ ン タ ーフ ェ イ ス ブ ロ ッ ク (CIB): AES-GCM、 DMA、 SHA-3/384、 RSA、 およ び PCAP イ ン タ ーフ ェ イ ス で 構成 さ れます。 • AES-GCM: AES-GCM コ アは、 32 ビ ッ ト ワ ー ド ベー ス のデー タ イ ン タ ーフ ェ イ ス を備え てお り 、 256 ビ ッ ト キーをサポー ト し ます。 • キー管理: AES を使用する には、 AES ブ ロ ッ ク にキーを読み込む必要があ り ます。 キーは ソ フ ト ウ ェ ア ま たは CSU のブー ト ROM で選択 し ます。 • SHA-3/384: SHA-3/384 エ ン ジ ンは、 認証の際に入力 イ メ ージのハ ッ シ ュ 値の計算に使用 し ます。 • RSA-4096 ア ク セ ラ レー タ : RSA 認証を高速化 し ます。 ブー ト イ メ ージ暗号化ま たは認証の詳細は、 次を参照 し て く だ さ い。 • 第 7 章 「シ ス テ ム ブー ト およ びコ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン」 • 第 15 章 「Bootgen イ メ ージの生成」

• 『Zynq UltraScale+ MPSoC テ ク ニカル リ フ ァ レ ン ス マニ ュ アル』 (UG1085) [参照 10] の 「セキ ュ リ テ ィ 」

• 『Zynq UltraScale+ MPSoC テ ク ニカル リ フ ァ レ ン ス マニ ュ アル』 (UG1085) [参照 10] の第 11 章 「ブー ト およ びコ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン」

シス テム レベル保護

シ ス テ ム レベル保護 メ カ ニズ ムには、 次の領域があ り ます。

• Zynq UltraScale+ MPSoC シ ス テ ム ソ フ ト ウ ェ ア ス タ ッ ク は、 ARM ト ラ ス テ ッ ド フ ァ ーム ウ ェ ア (ATF) に基づ いた シ ス テ ム レベルの実行時セキ ュ リ テ ィ を提供 し ます。 ° バグのあ る 、 ま たは悪意のあ る ソ フ ト ウ ェ ア (不正な ソ フ ト ウ ェ ア) に よ る シ ス テ ム メ モ リ の破損ま たはシ ス テ ム障害の発生を防止 し ます。 ° 正 し く プ ロ グ ラ ム さ れていない、 ま たは悪意のあ る デバ イ ス (誤っ たハー ド ウ ェ ア) に よ る シ ス テ ム メ モ リ の破損ま たはシ ス テ ム障害の発生を防止 し ます。 ° メ モ リ (DDR、 OCM) お よびペ リ フ ェ ラ ル (ペ リ フ ェ ラ ル制御、 SLCR) を誤っ た ソ フ ト ウ ェ ア ま たはハー ド ウ ェ アに よ る 不正ア ク セ ス か ら 保護 し てシ ス テ ム を保護 し ます。 • ザ イ リ ン ク ス メ モ リ 保護ユニ ッ ト (XMPU): メ モ リ を分割 し 、 メ モ リ およ び FPD ス レーブに対し て TrustZone (TZ) 保護を適用 し ます。 XMPU は、 1 つま たは複数のマ ス タ ーか ら のア ク セ ス を プ ロ グ ラ ム可能な ア ド レ ス範 囲に限定す る よ う に設定で き ます。 • ザ イ リ ン ク ス ペ リ フ ェ ラ ル保護ユニ ッ ト (XPPU): LPD ペ リ フ ェ ラ ルを分離し 、 プ ロ セ ッ サ間割 り 込み (IPI) を保 護 し ます。 XPPU は、 ペ リ フ ェ ラ ルのア ド レ ス アパーチ ャ を知 ら ない 1 つま たは複数のマ ス タ ーに対 し て LPD ペ リ フ ェ ラ ルへのア ク セ ス を許可す る よ う に設定で き ます。

第 2 章: Zynq UltraScale+ MPSoC デバイ スのプ ログ ラ ミ ング ビ ュ ー

安全性 と 信頼性

Zynq UltraScale+ MPSoC アーキ テ ク チ ャ は、 安全が重視 さ れ る アプ リ ケーシ ョ ン の信頼性を確保す る 機能を備え、 ユーザー と 設計者の双方に と っ て高いシ ス テ ム信頼性を実現 し ます。 主な機能には、 次の も のがあ り ます。 • メ モ リ お よ びキ ャ ッ シ ュ のエ ラ ー検出 と 訂正 • RPU の安全機能 • シ ス テ ム全体の安全機能 こ れ ら 機能の使用方法は、第 8 章 「セキ ュ リ テ ィ 機能」 を参照 し て く だ さ い。

安全機能

Cortex-A53 MPCore プ ロ セ ッ サは、 プ ロ セ ッ サ内のすべての RAM イ ン ス タ ン ス に対 し て ECC に よ る キ ャ ッ シ ュ 保護 をサポー ト し てい ます。 使用す る 保護方式には次の 2 つがあ り ます。

• SCU-L2 キ ャ ッ シ ュ 保護 • CPU キ ャ ッ シ ュ 保護

こ れ ら のオプシ ョ ンに よ り 、 Cortex-A53 MPCore プ ロ セ ッ サはすべての RAM で 1 ビ ッ ト のエ ラ ーを検出し て訂正で き 、 2 ビ ッ ト エ ラ ーを検出 し ます。

Cortex-A53 MPCore の RAM はシ ン グル イ ベン ト ア ッ プセ ッ ト (SEU) か ら 保護 さ れ、 プ ロ セ ッ サ シ ス テ ムはエ ラ ー を検出 し て も デー タ 破損な し に処理を継続で き ます。 RAM の種類に よ り 、 パ リ テ ィ に よ る シ ン グル エ ラ ー検出 (SED) に対応 し た も の と 、 ECC に よ る シ ン グル エ ラ ー訂正、 ダブル エ ラ ー検出 (SECDED) に対応 し た も のがあ り ま す。

RPU には 2 つの主要な安全機能があ り ます。 • ロ ッ ク ス テ ッ プ動作 (図 2-3 参照)

• ECC ( 「ECC (エ ラ ー チ ェ ッ ク 訂正)」 参照)

ロ ッ ク ス テ ッ プ動作

Cortex-R5 プ ロ セ ッ サは、 2 つの RPU CPU が冗長構成で動作す る ロ ッ ク ス テ ッ プ動作を サポー ト し てい ます。 こ れを セーフ テ ィ モー ド と 呼びます。

Cortex-R5 プ ロ セ ッ サの動作を ロ ッ ク ス テ ッ プ モー ド に設定 し た場合、 片方の CPU イ ン タ ーフ ェ イ ス のみを使用 し ます。

第 2 章: Zynq UltraScale+ MPSoC デバイ スのプ ログ ラ ミ ング ビ ュ ー

Cortex-R5 プ ロ セ ッ サは ス プ リ ッ ト モー ド と ロ ッ ク ス テ ッ プ モー ド の動的な変更を サポー ト し てお ら ず、 こ れ ら モー ド の切 り 替えはプ ロ セ ッ サ グループがパワーオン リ セ ッ ト (POR) 状態に保持 さ れてい る間のみ許可 さ れます。 プ ロ セ ッ サ グループの動作モー ド は、 入力信号 SLCLAMP と SLSPLIT で制御 し ます。

ロ ッ ク ス テ ッ プ モー ド では、 こ れ ら の信号に よ っ て多重化およ び ク ラ ンプ ロ ジ ッ ク が制御 さ れます。 次に示す図の よ う に Cortex-R5 プ ロ セ ッ サが ロ ッ ク ス テ ッ プ モー ド の場合、 GIC 内のデ ィ ス ト リ ビ ュータ ーが CPU0 に対 し てのみ 割 り 込みを発行す る よ う に、 リ セ ッ ト ハン ド ラ ーに コー ド を記述 し てお く 必要があ り ます。

RPU は、 Cortex™-R5 MPCore プ ロ セ ッ サの専用割 り 込み コ ン ト ロ ー ラ ーを備え てい ます。 ARM® PL390 ジ ェ ネ リ ッ ク 割 り 込み コ ン ト ロ ー ラ ー (GIC) は、 GICv1規格に基づいてい ます。

TCM は各 Cortex-R5 プ ロ セ ッ サの ロ ーカル ア ド レ ス空間にマ ッ プ さ れ ますが、 同時にグ ロ ーバル ア ド レ ス 空間に も マ ッ プ さ れ る ため、 すべてのマ ス タ ーか ら ア ク セ ス で き ます。 次の表に、 RPU か ら 見たア ド レ ス マ ッ プを示 し ま す。

X-Ref Target - Figure 2-3

図 2-3: RPU のロ ッ ク ステ ッ プ動作 • • • • • • •• • • • • • • TCMs Associated with CPU1 TCM A TCM B TCMs Associated with CPU0 TCM A TCM B Shim Shim Cortex-R5 CPU0 Cortex-R5 CPU0

Comparison and Synchronization Logic

Caches Associated with CPU0 D-Cache I-Cache GIC 表 2-4: RPU のア ド レ ス マ ッ プ 動作モー ド メ モ リ R5_0 から見たマ ッ プ (開始ア ド レ ス) R5_1 から見たマ ッ プ (開始ア ド レ ス) グローバル ア ド レ スから見 たマ ッ プ (開始ア ド レ ス) ス プ リ ッ ト モー ド

R5_0 ATCM (64KB) 0x0000_0000 N/A 0xFFE0_0000

R5_0 BTCM (64KB) 0x0002_0000 N/A 0xFFE2_0000

R5_0 命令キ ャ ッ シ ュ I-キ ャ ッ シ ュ N/A 0xFFE4_0000

R5_0 デー タ キ ャ ッ シ ュ D-キ ャ ッ シ ュ N/A 0xFFE5_0000 ス プ リ ッ ト

モー ド

R5_1 ATCM (64KB) N/A 0x0000_0000 0xFFE9_0000

R5_1 BTCM (64KB) N/A 0x0002_0000 0xFFEB_0000

R5_1 命令キ ャ ッ シ ュ I-キ ャ ッ シ ュ N/A 0xFFEC_0000

R5_1 デー タ キ ャ ッ シ ュ D-キ ャ ッ シ ュ N/A 0xFFED_0000 ロ ッ ク

ス テ ッ プ モー ド

R5_0 ATCM (128KB) 0x0000_0000 N/A 0xFFE0_0000

R5_0 BTCM (128KB) 0x0002_0000 N/A 0xFFE2_0000

第 2 章: Zynq UltraScale+ MPSoC デバイ スのプ ログ ラ ミ ング ビ ュ ー

ECC (エ ラ ー チ ェ ッ ク訂正)

Cortex-R5 プ ロ セ ッ サは、 ECC (エ ラ ー チ ェ ッ ク 訂正) に よ る デー タ 保護を サポー ト し てい ます。 デー タ の特性は同 じ ですが、 ECC を適用するデータ チ ャ ン ク のサ イ ズが異な り ます。 境界に揃っ たデー タ チ ャ ン ク ご と にプ ロ セ ッ サが冗長コー ド ビ ッ ト の数を計算 し 、 デー タ と 一緒に格納 し ます。 こ れに よ り 、 プ ロ セ ッ サはデー タ チ ャ ン ク ま たは コー ド ビ ッ ト 内の最大 2 つのエ ラ ーを検出 し 、 データ チ ャ ン ク ま た は関連す る コ ー ド ビ ッ ト 内の 1 つのエ ラ ーを訂正で き ます。 こ れは SEC-DED (Single-Error Correction、 Double-Error Detection) ECC 方式 と も 呼ばれ ます。

シス テム全体の安全機能

シ ス テ ム全体の安全機能は、 Zynq UltraScale+ MPSoC の動作でエ ラ ーが発生 し ない よ う に設計 さ れてい ます。 こ れ ら の機能を次に示 し ます。

• プ ラ ッ ト フ ォーム管理ユニ ッ ト (PMU) • PMU の三重冗長プ ロ セ ッ サ

以降のセ ク シ ョ ンでは、 こ れ ら 機能について説明 し ます。

プ ラ ッ ト フ ォ ーム管理ユニ ッ ト

Zynq UltraScale+ MPSoC デバ イ ス のプ ラ ッ ト フ ォ ーム管理ユニ ッ ト (PMU) は、 PS の電圧レールに対す る 改ざ ん防止 を目的 と し た電源の安全性に関す る ルーチン を実装 し てお り 、 ロ ジ ッ ク BIST (LBIST) の実行やユーザー駆動の電力 管理シーケ ン スへの応答な ど の処理を担い ます。 PMU にはデバ イ ス の動作 と 安全性に関す る 重要な機能を制御す る レ ジ ス タ も あ り ます。 安全に関連す る レ ジ ス タ に は、 次の も のがあ り ます。 • GLOBAL_RESET: 安全関連ブ ロ ッ ク に対す る リ セ ッ ト を格納 し ます。 • SAFETY_GATE: ハー ド ウ ェ ア機能が誤っ て有効化 さ れない よ う にゲーテ ィ ン グ し ます。 • SAFETY_CHK: 安全性アプ リ ケーシ ョ ンの タ ーゲ ッ ト レ ジ ス タ に対 し て周期的に書 き 込み と 読み出 し を実行 し て イ ン タ ー コ ネ ク ト データ ラ イ ンの イ ン テグ リ テ ィ をチ ェ ッ ク し ます。

三重冗長プ ロ セ ッ サ

プ ラ ッ ト フ ォーム管理ユニ ッ ト (PMU) には三重冗長プ ロ セ ッ サがあ り 、 高度なシ ス テ ム信頼性 と 強力な SEU 耐性を 実現 し ます。 PMU は、 シ ス テ ム全体の リ ソ ース に対する パ ワーア ッ プ、 パ ワーダ ウ ン、 およ び監視を制御し ます。 PMU は次に示す各種 タ ス ク を実行 し ます。 ° ブー ト 時のシ ス テ ム初期化 ° 各種電源 ド メ イ ンお よ び電源ア イ ラ ン ド の電力ゲーテ ィ ン グ と リ テ ン シ ョ ン ス テー ト の管理 ° 外部電源制御デバ イ スへの電源設定の通信 ° デ ィ ープ ス リ ープ モー ド を含む各種ス リ ープ ス テー ト の管理およ び復帰機能の処理 PMU の詳細は、第 10 章 「プ ラ ッ ト フ ォーム管理」 を参照 し て く だ さ い。

第 2 章: Zynq UltraScale+ MPSoC デバイ スのプ ログ ラ ミ ング ビ ュ ー

割 り 込み

割 り 込みは汎用割 り 込み コ ン ト ロ ー ラ ー (GIC) が処理 し ます。 APU と RPU には、 割 り 込み処理用にそれぞれ専用の GIC があ り ます。

RPU は、 柔軟性 と 保護機能を考慮 し て GICv1 仕様に基づ く ARM PL390 GIC を実装 し てい ます。

APU は GICv2 コ ン ト ロ ー ラ ーを実装 し てい ます。 GICv2 は、 マルチプ ロ セ ッ サ シ ス テ ム で割 り 込みを サポー ト お よ び管理す る ための リ ソ ース を集約 し てい ます。 ま た、 プ ロ セ ッ サ仮想化をサポー ト し たシ ス テ ムでの GIC 実装を可 能にす る GIC 仮想化拡張をサポー ト し ています。

Zynq UltraScale+ MPSoC デバ イ ス は、 ヘテ ロ ジ ニ ア ス プ ロ セ ッ サ間の通信を サポー ト す る プ ロ セ ッ サ間の割 り 込み (IPI) ブ ロ ッ ク を実装 し てい ます。 PMU は種類の異な る プ ロ セ ッ サ と 同時に通信で き る ため、 PMU には 4 つの IPI が あ り 、 こ れ ら は PMU の GIC に接続 さ れます。

各種プ ロ セ ッ サに対す る IPI の配線の詳細は、 『Zynq UltraScale+ MPSoC テ ク ニカル リ フ ァ レ ン ス マニ ュ アル』 (UG1085) [参照 10] の第 13 章 「割 り 込み」 を参照 し て く だ さ い。

第 3 章

開発ツール

は じ めに

こ の章では、 Zynq® UltraScale+™ MPSoC デバ イ ス ソ フ ト ウ ェ アのプ ロ グ ラ ミ ン グに使用する ザ イ リ ン ク ス ツールお よ びフ ロ ーについて説明 し ます。 ザ イ リ ン ク ス ツールは Eclipse ベース統合開発環境 (IDE) や GNU コ ンパ イ ラ ツー ル チ ェーン な ど の一般的な コ ン ポーネン ト を採用 し てい る ため、 こ の章の内容の多 く はサー ド パーテ ィ ツールに も 当てはま り ます。

こ の章では、 Zynq UltraScale+ MPSoC デバ イ ス の各種プ ロ セ ッ サを対象に し たオープン ソ ース開発に利用で き る オープ ン ソ ース ツールについて も 簡単に説明 し ます。

Zynq UltraScale+ MPSoC デバ イ ス で動作す る ソ フ ト ウ ェ ア アプ リ ケーシ ョ ン の開発 と デバ ッ グには、 次の よ う な包 括的な ツール セ ッ ト が用意 さ れてい ます。 • ハー ド ウ ェ ア IDE • ソ フ ト ウ ェ ア IDE • コ ンパ イ ラ ツールチ ェーン • デバ ッ グお よ び ト レース ポー ト • エンベデ ッ ド OS と ソ フ ト ウ ェ ア ラ イ ブ ラ リ • シ ミ ュ レー タ (例: QEMU) • モデルお よ びバーチ ャ ル プ ロ ト タ イ ピ ン グ ツール (例: エ ミ ュ レーシ ョ ン ボー ド プ ラ ッ ト フ ォーム)

サー ド パーテ ィ ツール ソ リ ューシ ョ ンは、 統合レベルおよ び Zynq UltraScale+ MPSoC デバ イ ス の直接サポー ト レベ ルが さ ま ざ ま です。

第 3 章: 開発ツール

Vivado Design Suite

ザ イ リ ン ク ス の Vivado® Design Suite には、 Vivado 統合設計環境 (IDE) に含まれ る ツールがあ り ます。 IDE は、 優れ た機能を備えた直感的な グ ラ フ ィ カル ユーザー イ ン タ ーフ ェ イ ス (GUI) を提供 し ます。

Vivado Design Suite は、 ザ イ リ ン ク ス ISE ソ フ ト ウ ェ アに代わ る 設計環境ですが、 シ ス テ ム オ ンチ ッ プ開発や高位合 成な ど の機能が追加 さ れてい ます。 こ の環境は、 シ ス テ ム レベルの統合や イ ンプ リ メ ン テーシ ョ ンでの生産性を高 め る ためにザ イ リ ン ク ス が開発 し た、 SoC デバ イ ス対応で IP やシ ス テ ム を中心 と する次世代開発環境です。 Vivado Design Suite 内のすべての ツールお よ びツール オプシ ョ ンは、 ネ イ テ ィ ブ ツール コ マ ン ド 言語 (Tcl) で記述 さ れてい る ため、 Vivado IDE と Vivado Design Suite Tcl シ ェ ルの両方で利用可能です。 解析や制約の割 り 当ては、 設計 プ ロ セ ス全体で可能です。 た と えば、 合成後、 配置後、 配線後のいつで も タ イ ミ ン グや消費電力の見積 も り を実行 で き ます。 デー タ ベース は Tcl を使用 し てア ク セ ス で き る ため、 イ ンプ リ メ ン ト し 直 さ な く て も 制約、 デザ イ ン構 成、 お よ びツール設定を リ アル タ イ ムに変更で き ます。 Vivado IDE では、 メ モ リ 内でデザ イ ン を開 く と い う コ ン セプ ト を導入 し てい ます。 デザ イ ン を開 く と 、 デザ イ ン フ ロ ーのその特定段階でのネ ッ ト リ ス ト が読み込まれ、 制約がデザ イ ンに割 り 当て ら れ、 デザ イ ンが タ ーゲ ッ ト デバ イ ス に適用 さ れます。 こ れに よ り 、 デザ イ ン を各段階で視覚化 し て処理で き ます。 重要_{: Vivado IDE では、 7 シ リ ーズ以降のデバイ ス を ターゲ ッ ト と するデザ イ ンのみがサポー ト さ れます。}

Vivado Design Suite の次の機能を利用す る こ と で、 デザ イ ン の性能や扱いやす さ を向上 さ せ る こ と がで き ます。 • グ ラ フ ィ カル ユーザー イ ン タ ーフ ェ イ ス を備えた IP イ ン テグ レー ターのプ ロ セ ッ サ コ ン フ ィ ギ ュ レーシ ョ ン

ウ ィ ザー ド (PCW) で、 IP イ ン テグ レータ ー ブ ロ ッ ク デザ イ ン内で PS の作成およ び変更が可能です。 ビデオ: PCW の詳細は、 QuicTake ビデオ: 「Vivado Processor Configuration Wizard の概要」 を ご覧 く だ さ い。 • レ ジ ス タ 転送レベル (RTL) デザ イ ン (VHDL、 Verilog、 SystemVerilog) • Vivado IP イ ン テ グ レー タ ーでザ イ リ ン ク ス の IP カ タ ロ グ か ら コ ア をすばや く 統合お よ び設定 し 、 ブ ロ ッ ク デ ザ イ ン を作成 • Vivado 合成 • C 言語ベース の ソ ース (C、 C++、 SystemC、 OpenCL) • 配置お よ び配線を実行す る Vivado イ ンプ リ メ ン テーシ ョ ン • デバ ッ グ用の Vivado シ リ アル I/O およびロ ジ ッ ク アナ ラ イ ザー • Vivado 消費電力解析

• タ イ ミ ン グ制約を入力す る SDC ベース の XDC (Xilinx Design Constraints) • ス タ テ ィ ッ ク タ イ ミ ン グ解析

• 柔軟な フ ロ アプ ラ ン ニ ン グ

• 配置お よ び配線の詳細変更

• ビ ッ ト ス ト リ ーム生成

第 3 章: 開発ツール

ザイ リ ン ク スの ソ フ ト ウ ェ ア開発キ ッ ト

ザ イ リ ン ク ス ソ フ ト ウ ェ ア開発キ ッ ト (SDK) は、 ザ イ リ ン ク ス エンベデ ッ ド プ ロ セ ッ サを タ ーゲ ッ ト と する ソ フ ト ウ ェ ア アプ リ ケーシ ョ ンの開発に必要なすべてが揃っ た完全な環境を提供 し ます。 こ の中には、 GNU ベース の コ ン パ イ ラ ツールチ ェーン、 JTAG デバ ッ ガー、 フ ラ ッ シ ュ プ ロ グ ラ マ、 ミ ド ル ウ ェ ア ラ イ ブ ラ リ 、 ベア メ タ ル BSP、 お よ びザ イ リ ン ク ス IP 用 ド ラ イ バーが含まれます。 ま た、 C/C++ ベア メ タ ルお よび Linux アプ リ ケーシ ョ ン開発 と デバ ッ グ用の強力な IDE も 含まれます。 オープン ソ ース の Eclipse プ ラ ッ ト フ ォームがベース と な る SDK には、 C/C++ 開発ツールキ ッ ト (CDT) が統合 さ れてい ます。

SDK では、 ARM® Cortex™-A53 お よ び Cortex-R5 プ ロ セ ッ サ、 さ ら にはザ イ リ ン ク ス MicroBlaze™ プ ロ セ ッ サ*用に 統合 さ れた ツール セ ッ ト を使用 し て ソ フ ト ウ ェ ア アプ リ ケーシ ョ ン を作成で き ます。 ま た、 アプ リ ケーシ ョ ン を作 成す る ための、 次の よ う な さ ま ざ ま な手段を提供 し てい ます。

° MicroBlaze 用のベア メ タ ルお よ び FreeRTOS アプ リ ケーシ ョ ン ° APU 用のベア メ タ ル、 Linux、 お よ び FreeRTOS アプ リ ケーシ ョ ン ° RPU 用のベア メ タ ルお よ び FreeRTOS アプ リ ケーシ ョ ン ° PMU フ ァ ーム ウ ェ アのユーザー カ ス タ マ イ ズ ° 次の ラ イ ブ ラ リ サンプル (すぐ に ソ ース を ロ ー ド し て構築可能) - OpenCV - OpenAMP RPC - FreeRTOS “HelloWorld” - lwIP - パフ ォーマ ン ス テ ス ト (Dhrystone、 メ モ リ テ ス ト 、 ペ リ フ ェ ラ ル テ ス ト ) - 画像やビ ッ ト ス ト リ ームの改ざんや変更を防 ぐ ための RSA 認証

- 第 1 段階ブー ト ロ ーダー (Zynq UltraScale+ MPSoC デバ イ ス の FSBL A53 ま たは R5(1)₎

Vivado の Project Navigator か ら ブ ロ ッ ク デザ イ ン、 ハー ド ウ ェ ア デザ イ ン フ ァ イ ル、 お よ びビ ッ ト ス ト リ ーム フ ァ イ ルを SDK のエ ク ス ポー ト デ ィ レ ク ト リ に直接エ ク ス ポー ト で き ます。 Vivado Design Suite の詳細は、 Vivado Design Suite に関す る 資料 [参照 20] を参照 し て く だ さ い。

こ のエ ク ス ポー ト プ ロ セ ス を完了 さ せる ために必要なすべてのプ ロ セ スは自動で実行 さ れます。 SDK プ ロ セ スは、 次の フ ァ イ ルを SDK デ ィ レ ク ト リ にエ ク ス ポー ト し ます。

° .project: Vivado のプ ロ ジ ェ ク ト フ ァ イ ル

° psu_init.tcl、 psu_init_gpl.c、 psu_init_gpl.h、 psu_init.c,psu_init.h: FSBL 作成時に必 要な情報を含む

° psu_init.html: Zynq UltraScale+ MPSoC レ ジ ス タ サマ リ ビ ュ ーアー ° system.hdf: ハー ド ウ ェ ア定義フ ァ イ ル

SDK では次の フ ァ イ ル も 生成で き ます。

1. Zynq-7000 AP SoC デバ イ ス は、 Cortex-A9 デバ イ ス を サポー ト し ます。 詳細は、 『Zynq-7000 All Programmable SoC ソ フ ト ウ ェ ア 開発者向けガ イ ド 』 (UG821) [参照 19] を参照 し て く だ さ い。

第 3 章: 開発ツール • FSBL (第 1 段階ブー ト ロ ーダー ) • 次のプ ロ セ ッ サのセキ ュ アお よ び非セキ ュ ア ブー ト 用ブー ト イ メ ージ ヘ ッ ダー (BOOT.BIN) ° ARM Cortex-A53 ° ARM Cortex-R5 ° MicroBlaze FSBL 作成の詳細は、第 7 章の 「ブー ト イ メ ージの生成」 を参照 し て く だ さ い。 コ ンパ イ ラ は、 次の よ う に切 り 替え可能です。 ° 32 ビ ッ ト ま たは 64 ビ ッ ト (Cortex-A53 を タ ーゲ ッ ト と す る アプ リ ケーシ ョ ン)

° 32 ビ ッ ト のみ (Cortex-A53、 Cortex-R5、 お よ びザ イ リ ン ク ス MicroBlaze を タ ーゲ ッ ト と す る アプ リ ケー シ ョ ン)

ビル ド 手順の一覧は、 ザ イ リ ン ク ス ソ フ ト ウ ェ ア開発キ ッ ト のヘルプ [参照 21] を参照 し て く だ さ い。 SDK を起動 し た後、 [ヘルプ] か ら さ ら な る検索が可能です。

ま た、 SDK には、 ザ イ リ ン ク ス エンベデ ッ ド ソ フ ト ウ ェ ア開発に使用で き る次のツール も 含まれます。

° Xilinx System Debugger (XSDB): シ ス テ ム デバ ッ ガー GUI お よ び コ マ ン ド ラ イ ン イ ン タ ーフ ェ イ ス経由で ザ イ リ ン ク ス の hw_server を利用で き ます。 ま た、 SDK では直接利用で き ない低レベルのデバ ッ グ機能 も 各種揃っ てい ます。 ° FPGA プ ロ グ ラ マ: ザ イ リ ン ク ス デバ イ ス に ビ ッ ト ス ト リ ーム を書 き 込み ます。 ° フ ラ ッ シ ュ プ ロ グ ラ マ: ビ ッ ト ス ト リ ームおよ び ソ フ ト ウ ェ ア アプ リ ケーシ ョ ン イ メ ージ を外部パ ラ レル NOR フ ラ ッ シ ュ デバ イ ス に書 き 込みます。 ° リ ン カー ス ク リ プ ト ジ ェ ネ レータ ー : アプ リ ケーシ ョ ン イ メ ージ をハー ド ウ ェ ア メ モ リ 空間にマ ッ プ し ま す。 ° ブー ト イ メ ージ ジ ェ ネ レータ ー : ブー ト ロ ーダー、 ビ ッ ト ス ト リ ーム、 ユーザー アプ リ ケーシ ョ ン を結合 し てブー ト イ メ ージ を生成 し ます。 オプシ ョ ンで認証およ び暗号化を有効に も で き ます。 ° ザ イ リ ン ク ス ソ フ ト ウ ェ ア コ マン ド ラ イ ン ツール (XSCT): ザ イ リ ン ク ス ソ フ ト ウ ェ ア コ マン ド ラ イ ン ツールは Tcl ス ク リ プ ト をベース と し 、 SDK の イ ン ス ト ール時に提供 さ れます。 ユーザーは、 こ のツール で Tcl プ ロ ンプ ト を開き、 サポー ト さ れてい るすべての コ マン ド を使用で き ます。 ザ イ リ ン ク ス ソ フ ト ウ ェ ア コ マン ド ラ イ ン ツールは、 SDK コ マン ド 、 XSDB コ マン ド 、 および HSI コ マン ド を実行する ための ス ク リ プ ト 操作可能な コ マン ド ラ イ ン イ ン ターフ ェ イ ス です。 XSCT は、 [ス ター ト ] メ ニ ューか ら 起動で き ますが、 <SDK installation directory>/bin フ ォルダーの xsct.bat フ ァ イ ルを実行し て も 起動で き ます。 <SDK installation directory>/bin フ ォ ルダー XSCT でサポー ト さ れてい る すべての コ マ ン ド は、 カ テ ゴ リ 別にグループ化 さ れてい ます。 次の表にザ イ リ ン ク ス SDK ツール チ ェーン を示 し ます。 表 3-1: SDK でサポー ト さ れている ツール チ ェ ーン ツール 説明

GNU コ ンパ イ ラ ツール ス イ ー ト コ ンパ イ ルに使用 さ れ る GCC、 AS、 LD、 BIN UTILS な どのツールを 含む。

第 3 章: 開発ツール SDK では、 ソ フ ト ウ ェ ア開発プ ロ セ ス を容易にす る ために、 各 タ ス ク に対応す る 個別のパース ペ ク テ ィ ブ を提供 し ます。 C/C++ 開発で利用可能なパースペ ク テ ィ ブには次の も のがあ り ます。 ° C/C++ パー スペ ク テ ィ ブ ビ ュ ー : ソ フ ト ウ ェ ア C/C++ プ ロ ジ ェ ク ト の表示、 作成、 ビル ド に利用 し ます。 デフ ォ ル ト では、 エデ ィ タ ー領域のほか、 SDK プ ロ ジ ェ ク ト 、 C/C++ プ ロ ジ ェ ク ト (ワー ク スペース内の ソ フ ト ウ ェ ア プ ロ ジ ェ ク ト を表示)、 ナビ ゲーシ ョ ン コ ン ソ ール、 プ ロ パテ ィ 、 タ ス ク 、 make タ ーゲ ッ ト 、 ア ウ ト ラ イ ン、 検索な ど の各種ビ ュ ーで構成 さ れます。 ° シ ス テ ム デバ ッ ガー : ソ フ ト ウ ェ ア アプ リ ケーシ ョ ンのデバ ッ グに利用 し ます。 オープン ソ ース のシ ス テ ム デバ ッ ガーを カ ス タ マ イ ズ し た も のを SDK に統合 し てい ます。

° シ ス テ ム パフ ォーマン ス モニ タ ー: MicroBlaze デバ イ ス、およ び Zynq UltraScale+ MPSoC デバ イ ス の PL と PS のパ フ ォ ーマ ン ス サマ リ ビ ュ ーを利用 し て、 ハー ド ウ ェ アお よ び ソ フ ト ウ ェ ア シ ス テ ム のパ フ ォ ーマ ン ス特性評価が可能です。 ° リ モー ト シ ス テ ム エ ク ス プ ロ ー ラ ー : 各種 リ モー ト シ ス テ ムに接続 し て開発が可能です。 SDK は Linux アプ リ ケーシ ョ ン の開発を サポー ト し てい ますが、 Linux カーネルの開発 と デバ ッ グ を明示的に タ ー ゲ ッ ト と し てい ません。 こ れ ら の ツール と 機能は、 ザ イ リ ン ク ス PetaLinux ツールおよ びサー ド パーテ ィ のパー ト ナーに よ っ て提供 さ れます。 SDK 機能の詳細お よ び 「Hello World」 サ ン プル デザ イ ン を使用 し た SDK デザ イ ン フ ロ ーは、 ザ イ リ ン ク ス ソ フ ト ウ ェ ア開発キ ッ ト のヘルプ [参照 21] を参照 し て く だ さ い。 SDK ツールは、 「エ ンベデ ッ ド 開発」 ページ [参照 23] か ら ダ ウ ン ロ ー ド 可能です。

PetaLinux ツール

PetaLinux ツールには、 ザ イ リ ン ク ス のプ ロ セ ッ シ ン グ シ ス テ ム向けに組み込み Linux ソ リ ュ ーシ ョ ン を カ ス タ マ イ ズ、 ビル ド 、 お よ び展開す る ために必要な も のがすべて揃っ てい ます。 MPSoC の よ う なデバ イ ス の設計生産性向上 を目指 し て最適化 さ れた こ の ソ リ ュ ーシ ョ ンは、 ザ イ リ ン ク ス のハー ド ウ ェ ア設計ツール と 協調動作 し て Zynq UltraScale+ MPSoC デバ イ ス 向け Linux シ ス テ ム の開発を支援 し ます。

PetaLinux には次が含ま れ ます。

• GNU、 petalinux-build、 make な ど カーネル イ メ ージお よ びアプ リ ケーシ ョ ン ソ フ ト ウ ェ ア を ビル ド す る ためのビル ド ツール。 • GDB、 petalinux-boot、 お よ びプ ロ フ ァ イ リ ン グ用の oprofile を含むデバ ッ グ ツール。 次の表に、 サポー ト さ れ る PetaLinux ツール チ ェーン を示し ます。 make make ビル ド を サポー ト 。 パフ ォーマ ン ス解析ツール SPM、 GPROF、 OProfile を含む。 デバ ッ グ/ダ ウ ン ロ ー ド ツール GDB、 QEMU、 XSDB、 フ ラ ッ シ ュ ラ イ タ ーを含む。 表 3-1: SDK でサポー ト さ れている ツール チ ェ ーン (続き) ツール 説明

第 3 章: 開発ツール

詳細は、 次の資料を参照 し て く だ さ い。 ° PetaLinux ツール資料 [参照 2]

° 『Zynq エンベデ ッ ド デザ イ ン チ ュー ト リ アル』 (UG1165) [参照 17]

° 『Zynq UltraScale+ MPSoC OpenAMP ス タ ー ト ア ッ プ ガ イ ド 』 (UG1186) [参照 13]

オープ ン ソ ース

ザ イ リ ン ク ス ソ フ ト ウ ェ ア開発プ ラ ッ ト フ ォームには、 ARM GNU オープン ソ ース ツール チ ェーンが採用 さ れてい ます。 ザ イ リ ン ク ス ソ フ ト ウ ェ ア開発キ ッ ト (SDK) には Linux ホ ス ト 用 GNU ツールが含まれます。 こ のセ ク シ ョ ン では、 Zynq UltraScale+ MPSoC デバ イ ス のプ ロ セ ッ シ ン グ ク ラ ス タ ーに利用可能なオープン ソ ース GNU ツールおよ び Linux ツールについて説明 し ます。

ザイ リ ン ク ス ARM GNU ツール

次の表に、 APU、 RPU、 およ びエンベデ ッ ド MicroBlaze プ ロ セ ッ サのプ ロ グ ラ ミ ン グに利用可能なザ イ リ ン ク ス ARM GNU ツールの一部を示 し ます。

表 3-2: サポー ト さ れる PetaLinux ツール

ツール 説明

GNU _{ザ イ リ ン ク ス ARM GNU ツール。}

PetaLinux-Build _{ソ フ ト ウ ェ ア イ メ ージ フ ァ イ ルの構築に使用 さ れ る PetaLinux ビル ド コ マ} ン ド 。

make _{アプ リ ケーシ ョ ン を コ ンパ イ ルす る ための make ビル ド 。}

GDB _{デバ ッ グ用の GDB ツール。}

PetaLinux-Boot Linux を起動す る ために使用す る PetaLinux-Boot コ マ ン ド 。

QEMU Zynq UltraScale+ MPSoC デバ イ ス用のエ ミ ュ レー タ ー プ ラ ッ ト フ ォ ーム。

OProfile _{プ ロ フ ァ イ リ ン グに使用。} 表 3-3: ザイ リ ン ク ス ARM GNU ツール ツール 説明 aarch64-linux-gnu-gcc aarch64-linux-gnu-g++ GNU C/C++ コ ンパ イ ラ

aarch64-linux-gnu-as GNU アセ ン ブ ラ ー aarch64-linux-gnu-ld GNU リ ン カー aarch64-linux-gnu-ar アーカ イ ブの作成、 変更、 お よ びアーカ イ ブか ら の フ ァ イ ル抽出用 ユーテ ィ リ テ ィ aarch64-linux-gnu-objcopy オブジ ェ ク ト フ ァ イ ルの コ ピー と 変換を実行 aarch64-linux-gnu-objdump オブジ ェ ク ト フ ァ イ ルか ら の情報を表示 aarch64-linux-gnu-size オブジ ェ ク ト ま たはアーカ イ ブ フ ァ イ ルのセ ク シ ョ ン サ イ ズ を リ ス ト 表示 プ ロ フ ァ イ リ ン グ情報を表示