Zybo Z7板FPGA逻辑绕开ZYNQ PS直连外部CPU传数据可行吗？

完全可行，绕开PS直接让PL对接UART是提升这类高速采样场景效率的最优路径之一，以下是具体实现要点：

硬件层面确认 #

Zybo Z7板载的UART转USB芯片（通常是FT2232H）的UART收发引脚（TX/RX）直接引到PL的IO Bank中。你需要：

• 查阅Zybo Z7官方原理图，找到对应UART_TX和UART_RX的PL引脚编号
• 在Vivado工程中添加引脚约束文件（.xdc），将自定义UART模块的IO端口绑定到这些引脚上

PL侧逻辑设计 #

1. 自定义UART控制器+FIFO缓冲 #

由于采样速度远高于UART波特率，必须添加异步FIFO做跨时钟域缓冲：

• 在采样时钟（计数器/环形振荡器时钟）域下，将采样数据写入FIFO
• 在UART时钟（由PL时钟分频得到，匹配目标波特率）域下，从FIFO读出数据并通过UART发送至电脑
• 按需计算FIFO深度，确保采样数据不会溢出丢失

2. 内置握手机制 #

在PL逻辑中直接实现闭环握手，全程脱离PS控制：

• 采样启动：计数器触发后，持续将数据写入FIFO
• 采样结束：触发FIFO读使能，同时向电脑发送采样结束标记帧（比如固定字节序列0xAA 0xBB）
• 等待确认：PL侧UART接收模块监听电脑发来的确认帧（比如0xCC），收到后立即重置计数器并启动下一轮采样

电脑端脚本适配 #

修改Python脚本配合PL的握手机制：

• 持续监听USB串口，收到采样结束标记帧后立即回复确认帧
• 读取采样数据时做好帧同步，避免和握手帧混淆
• 尽可能提高串口波特率（FT2232H支持最高12Mbps左右的波特率），进一步压缩传输耗时

关键注意事项 #

• 跨时钟域同步：采样时钟和UART时钟分属不同域，FIFO的读写指针必须用格雷码同步，避免亚稳态
• 波特率校准：PL内的UART时钟分频系数要精确，确保和电脑端串口波特率完全匹配
• 引脚冲突检查：确认所选PL引脚未被板载其他外设（如SD卡、HDMI）占用
• 分步测试：先单独验证UART收发功能，再接入采样框架，最后添加握手机制，逐步排查问题

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Rahul Jayachandran