ZYNQ-7010 評価ボード

2025年9月7日

Zynq-7010 は Xilinx社 (いまはAMD社) が出しているデュアルコアARM Cortex-A9とFPGAを統合したSoC です。簡単にいえば CPU と FPGA が同居しているので、それぞれの強みを生かした処理分担することができます。

今回の遊び道具は、DIGILENT社が出している Zynq-7010 評価ボードです。秋月で買えます。ZYBO Zynq-7010評価ボード Z7-10: 開発ツール・ボード秋月電子通商-電子部品・ネット通販

私は3年ほど前に 2.5万円ほどで購入しました。

DIGILENT社のホームページからスペックを見ます。Zybo Z7 – Digilent Reference

以下HPからの引用になります。

Callout	Description	Callout	Description	Callout	Description
1	Power Switch	12	High-speed Pmod ports *	23	Ethernet port
2	Power select jumper	13	User buttons	24	External power supply connector
3	USB JTAG/UART port	14	User RGB LEDs *	25	Fan connector (5V, three-wire) *
4	MIO User LED	15	XADC Pmod port	26	Programming mode select jumper
5	MIO Pmod port	16	Audio codec ports	27	Power supply good LED
6	USB 2.0 Host/OTG port	17	Unique MAC address label	28	FPGA programming done LED
7	USB Host power enable jumper	18	External JTAG port	29	Processor reset button
8	Standard Pmod port	19	HDMI input port	30	FPGA clear configuration button
9	User switches	20	Pcam MIPI CSI-2 port	31	Zynq-7000
10	User LEDs	21	microSD connector (other side)	32	DDR3L Memory
11	MIO User buttons	22	HDMI output port	* denotes difference between Z7-10 and Z7-20

インターフェースまわり、

6個のpushボタン (内、2個はCPU接続): #13のボタン4つがFPGAでは利用
4個のスライドスイッチ: #9
5個のLED (内、1個はCPU接続): #10の4個をFPGAでは使用

あたりを使って、FPGA界の"Hello World" 、LEDチカチカをやってみます。

まず Zynq-7010 評価ボードに入力する電源について、こちらもメーカーホームページの reference-manual に記載がありました。

図解で分かりやすく説明されています。さらにその下の部分に、

2.1 mm のジャック (4.5V – 5.5V 2.5A以上) からの電源供給がおすすめとありますので、それも準備しました。中国 Merryking社製の電源で約1000円ほどでした。

電源を入れる前に、JP6のジャンパーピンがUSB側になっていましたので、ジャック側にさしなおします。

説明図にあるように、本体電源スイッチをONにすると、ADP5052 (ステップダウンレギュレータ) を通って降圧・分配された電気が各チップに行くようです。ユーザーからわかる目線でいえば、LD13が点灯するということになります。実際に確認してみましょう。

右側の赤いLEDがLD13ですので問題なさそうです。LD6がカラフルでビカビカひかっていますが不明です。左下でLD0~LD3が順番に点灯していますが、動作確認用で書き込まれたFPGA初期ファームによるものでしょう。

電源の確認はすみましたので、実際にファームを書いて “Hello World!" してみようと思います。

Vivadoの起動とプロジェクトの作成をします。

Vivadoを起動して、Quick Sart の Create Project をおします。

適当にプロジェクト名と保存先を指定します。

RTL Project にチェックが入っていることを確認して Next を押します。

Create File を押してソースコードを新規に追加します。ファイル名を適当に決めます。

制約ファイルも同様に新規作成します。

FPGAを指定します。”Zynq XC7Z010-1CLG400C” っぽいものを探して選びます。

これでプロジェクトの初期設定は完了ですので Finish で閉じます。

次にソースコードの作成をしていきます。先のウィザードで指定したようにVerilogで書いていきます。

2個のスイッチと2個のLEDを使って遊びたいと思います。ポート名として、"SW0_IN", “SW1_IN", “LED0_OUT", “LED1_OUT" を登録します。1ビットだけなのでバスにチェックは不要です。

プロジェクトウィンドウが表示されました。ISE以来なので懐かしい。

HelloWorld.v をダブルクリックで開いて中身を編集していきます。

今回のソースコードは以下です。LED0_OUT は単に SW0_IN とSW1_IN の AND演算に応じて、LED1_OUTは SW0_IN と SW1_IN の OR演算に応じて、点灯するように記載したいと思います。

module HelloWorld(
    input wire SW0_IN,
    input wire SW1_IN,
    output wire LED0_OUT,
    output wire LED1_OUT
    );
    
    assign LED0_OUT = SW0_IN & SW1_IN;
    assign LED1_OUT = SW0_IN | SW1_IN;
endmodule

(必要ならば) RTL analysisを実行し、Schematic を確認することもできます。Run Linter を押します。期待通りにAND と OR になっていますね。

論理合成を行います。Run Synthesis を押します。計算が終わると完了表示が出ます。

Run Implementation を押しましょう。これも完了するとウィンドウがでます。Open Implemented Designを選択してプロジェクト画面に戻ります。

小さいのでよくわからないと思いますので拡大してみます。図でいう右下の部分を使って実装されたことがわかります。また、実装の観点での Schematic も表示することができます。

メニュー > Layout > I/O Planning を選びます。reference manual より、スライドスイッチ SW0 とつなぐには “G15" ピン、スライドスイッチSW1 とつなぐには"P15″、LED0 は “M14″、LED1は “M15" と接続する必要があります。信号種類は LVCMOS18 でよいと思います。