我們先來了解一下上節(jié)中介紹的Zynq SoC PS/PL接口，我創(chuàng)建一個很簡單的外設(shè)，使用的是DSP48E1的DSP邏輯片，依靠這個外設(shè)第一個寄存器內(nèi)的控制字執(zhí)行乘法，加法或減法。假設(shè)我們需要為一種工業(yè)控制系統(tǒng)在Zynq內(nèi)執(zhí)行更復(fù)雜的計(jì)算。通常，這些系統(tǒng)將通過熱敏電阻、熱電偶、壓力傳感器、鉑電阻溫度計(jì)（ PRT）等會產(chǎn)生多個模擬輸入（通過ADC）。

來自這些傳感器的數(shù)據(jù)需要經(jīng)過多次轉(zhuǎn)換函數(shù)處理，將來自ADC的原始數(shù)據(jù)值轉(zhuǎn)換成可進(jìn)行下一步計(jì)算的數(shù)據(jù)。其中最好的實(shí)例是使用Zynq XADC，其中在XADCPS.h文件內(nèi)包含了一些內(nèi)函數(shù)/宏，可將原始XADC值轉(zhuǎn)換成電壓或溫度。然而，這些轉(zhuǎn)換是非常簡單的。轉(zhuǎn)換越復(fù)雜， Zynq處理的時(shí)間越長。如果Zynq SoC的可編程邏輯（ PL）用于執(zhí)行計(jì)算，則可大大加快計(jì)算速度。另外一個好處是，處理器將釋放空間，可執(zhí)行其他軟件任務(wù)，這樣在使用PL進(jìn)行計(jì)算時(shí)，處理帶寬有了顯著改善。

轉(zhuǎn)移函數(shù)越復(fù)雜，處理器用來計(jì)算結(jié)果的時(shí)間越長。舉個例子，將大氣壓力（單位：毫巴）轉(zhuǎn)換成海拔高度（單位：米），（參見我在Xcell Journal Issue 80?的博客文章 - “FPGA數(shù)學(xué)基礎(chǔ)”）。以下的轉(zhuǎn)換函數(shù)列出0－10毫巴壓力的海拔高度（單位：米）：

利用Zynq SoC的處理系統(tǒng)（ PS）Zynq按照以下代碼行，執(zhí)行這個轉(zhuǎn)換函數(shù)很簡單，其中“結(jié)果”是浮點(diǎn)數(shù)；轉(zhuǎn)換函數(shù)中定義的a, b,和c 是常數(shù)；且i為輸入值：

在這個例子中我將在“for”循環(huán)語句中使用以上嵌套代碼模擬輸入值的步驟。代碼通過STDOUT輸出結(jié)果。因?yàn)槲乙?jì)算執(zhí)行此計(jì)算的時(shí)間，我將使用專用定時(shí)器來判斷計(jì)算時(shí)間，在開始計(jì)算時(shí)打開計(jì)時(shí)器，在結(jié)束計(jì)算時(shí)關(guān)閉計(jì)時(shí)器：

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雖然這段代碼可能沒有提供最準(zhǔn)確的時(shí)間基準(zhǔn)，但足以說明我們將在接下來幾個博客中研究的主體。在基于Zynq MicroZed板上運(yùn)行以上代碼，我在終端窗口中得出以下結(jié)果。注：由于我對STDOUT結(jié)果的格式進(jìn)行了設(shè)定，可將這個輸出結(jié)果按照逗號分隔變量 (CSV) 文件提取到Microsoft Excel：

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對輸出結(jié)果執(zhí)行簡單的分析表明，計(jì)算結(jié)果平均需要25 CPU_3x2x時(shí)鐘周期。結(jié)果還不錯。使用一個666 MHz的處理器時(shí)鐘發(fā)現(xiàn)，這個計(jì)算占用76納秒。我相信很多人發(fā)現(xiàn)ADC輸出不是浮點(diǎn)數(shù)，它是一個固定點(diǎn)數(shù)。使用整數(shù)函數(shù)重寫函數(shù)代碼得出類似的平均時(shí)鐘周期數(shù)。但是我認(rèn)為在這個例子中，浮點(diǎn)數(shù)會更容易使用，避免解釋定點(diǎn)數(shù)系統(tǒng)背后的主題。

確定一個基準(zhǔn)時(shí)間，即Zynq PS需要多長時(shí)間執(zhí)行中等復(fù)雜程度的轉(zhuǎn)換函數(shù)，接下來我們可以看下當(dāng)我們將這個計(jì)算卸載到設(shè)備的PL側(cè)，計(jì)算同一函數(shù)所需要的時(shí)間。