芯驿电子科技(上海)有限公司 基于XILINX ZYNQ7000开发平台的开发板(型号:AX7350B)2022款正式发布了正式发布了,为了让您对此开发平台可以快速了解,我们编写了此用户手册。

这款ZYNQ7000 FPGA开发平台使用XILINX的Zynq7000 SOC 芯片XC7Z035的解决方案,它采用ARM+FPGA SOC技术将双核ARM Cortex-A9 和FPGA 可编程逻辑集成在一颗芯片上。ZYNQ的PS端和PL端各挂载了2片512MB的高速DDR3 SDRAM芯片,另外PS端有1片8GB的eMMC存储芯片和1片256Mb的QSPI FLASH芯片。

外围电路方面我们为用户扩展了丰富的接口,比如1个PCIex4 接槽、2路光纤接口、2路千兆以太网接口、4路USB2.0 HOST接口、、1路HDMI输出接口,1路UART串口接口、1路SD卡接口、一个FMC扩展接口等等。满足用户各种高速数据交换,数据存储,视频传输处理以及工业控制的要求,是一款”专业级“的ZYNQ开发平台。为高速数据传输和交换,数据处理的前期验证和后期应用提供了可能。相信这样的一款产品非常适合从事ZYNQ开发的学生、工程师等群体。

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开发板简介#

在这里,对这款AX7350B ZYNQ开发平台进行简单的功能介绍。

开发板主要由ZYNQ 7Z035主芯片,4个DDR3,1片eMMC,1个QSPI FLASH和一些外设接口组成。ZYNQ 7Z035采用Xilinx公司的Zynq7000系列的芯片,型号为XC7Z035-2FFG676。ZYNQ7Z035芯片可分成处理器系统部分Processor System(PS)和可编程逻辑部分Programmable Logic(PL)。在ZYNQ7350芯片的PS端和PL端分别挂了2片DDR3,每片DDR3容量高达512M字节,使得ARM系统和FPGA系统能独立处理和存储的数据的功能。PS端的8GB eMMC FLASH存储芯片和256Mb的QSPI FLASH用来静态存储ZYNQ的操作系统、文件系统及用户数据。

AX7350B开发板扩展了丰富的外围接口,其中包含1个PCIex4插槽、2路光纤接口、2路千兆以太网接口、4路USB2.0 HOST接口、1路HDMI输出接口,1路UART串口接口、1路SD卡接口、1个FMC扩展接口和一些按键LED。

下图为整个开发系统的结构示意图:

../_images/image368.png

通过这个示意图,我们可以看到,我们这个开发平台所能含有的接口和功能。

  • Xilinx ARM+FPGA芯片Zynq-7000 XC7Z035-2FFG676。

  • DDR3

带有四片大容量的512M字节(共2GB)高速DDR3 SDRAM。其中两片挂载在PS端,可作为ZYNQ芯片数据的缓存,也可以作为操作系统运行的内存; 另外两片挂在PL端,可作为FPGA的数据存储,图像分析缓存,数据处理。

  • eMMC

PS端挂载一片8GB eMMC FLASH存储芯片,用户存储操作系统文件或者其他用户数据。

  • QSPI FLASH

一片256Mbit的QSPI FLASH存储芯片, 可用作ZYNQ芯片的Uboot文件,系统文件和用户数据的存储;

  • PCIe 2.0 x4接口

一路标准的PCIEx8的主机插槽用于PCIE2.0 x4通信, 可用于连接PCIE2.0 x4, x2, x1的PCIE板卡,实现PCIE数据通信。支持PCI Express 2.0标准,单通道通信速率可高达5GBaud。

  • 2路SFP光纤接口

ZYNQ的GTX收发器的2路高速收发器连接到2个光模块的发送和接收,实现2路高速的光纤通信接口。每路的光纤数据通信接收和发送的速度高达10Gb/s。

  • 千兆以太网接口

2路10/100M/1000M以太网RJ45接口,用于和电脑或其它网络设备进行以太网数据交换。网络接口芯片采用景略半导体的JL2121工业级GPHY芯片,1路以太网连接到ZYNQ芯片的PS端,1路以太网连接到ZYNQ芯片的PL端。

  • HDMI视频输出

1路HDMI视频输出接口,我们选用了ANALOG DEVICE公司的ADV7511 HDMI编码芯片,最高支持1080P@60Hz输出,支持3D输出。

  • USB2.0 HOST接口

通过USB Hub芯片扩展4路USB HOST接口,用于连接外部的USB从设备,比如连接鼠标,键盘,U盘等等。USB接口采用扁型USB接口(USB Type A)。

  • USB Uart接口

2路Uart转USB接口,用于和电脑通信,方便用户调试。1路在核心板上,核心板独立工作是使用,1路在底板上, 整板调试时使用。串口芯片采用Silicon Labs CP2102GM的USB-UAR芯片, USB接口采用MINI USB接口。

  • Micro SD卡座

1路Micro SD卡座,用于存储操作系统镜像和文件系统。

  • FMC扩展口

1个标准的FMC LPC的扩展口,可以外接XILINX或者我们黑金的各种FMC模块(HDMI输入输出模块,双目摄像头模块,高速AD模块等等)。FMC扩展口包含34对差分IO信号和一路高速GTX收发信号。

  • USB JTAG口

一路USB JTAG口,通过USB线及板载的JTAG电路对ZYNQ系统进行调试和下载

  • 时钟

板载一个33.333Mhz的有源晶振,给PS系统提供稳定的时钟源,一个50MHz的有源晶振,为PL逻辑提供额外的时钟;另外板上有一个可编程的时钟芯片给GTX提供时钟源,为PCIE,光纤和DDR工作提供参考时钟。

  • LED灯

9个发光二极管LED, 1个电源指示灯;1个DONE配置指示灯;2个串口通信指示灯,1个PS控制LED灯,4个PL控制指示灯。

  • 按键

6个按键,1个复位按键,1个PS用户按键,4个PL用户按键。

ZYNQ芯片#

开发板使用的是Xilinx公司的Zynq7000系列的芯片,型号为XC7Z035-2FFG676。芯片的PS系统集成了两个ARM Cortex™-A9处理器,AMBA®互连,内部存储器,外部存储器接口和外设。这些外设主要包括USB总线接口,以太网接口,SD/SDIO接口,I2C总线接口,CAN总线接口,UART接口,GPIO等。PS可以独立运行并在上电或复位下启动。ZYNQ7000芯片的总体框图如图2-1所示

../_images/image439.png

图2-1 ZYNQ7000芯片的总体框图

其中PS系统部分的主要参数如下:

  • 基于ARM 双核CortexA9 的应用处理器,ARM-v7架构 高达800MHz

  • 每个CPU 32KB 1级指令和数据缓存,512KB 2级缓存 2个CPU共享

  • 片上boot ROM和256KB 片内RAM

  • 外部存储接口,支持16/32 bit DDR2、DDR3接口

  • 两个千兆网卡支持:发散-聚集DMA ,GMII,RGMII,SGMII接口

  • 两个USB2.0 OTG接口,每个最多支持12节点

  • 两个CAN2.0B总线接口

  • 两个SD卡、SDIO、MMC兼容控制器

  • 2个SPI,2个UARTs,2个I2C接口

  • 54个多功能配置的IO,可以软件配置成普通IO或者外设控制接口

  • PS内和PS到PL的高带宽连接

其中PL逻辑部分的主要参数如下:

  • 逻辑单元Logic Cells:275K;

  • 查找表LUTs: 171,900

  • 触发器(flip-flops):343,800

  • 乘法器18x25MACCs:900;

  • Block RAM:17.6Mb;

  • 8路高速GTX收发器,支持PCIE Gen2x8;

  • 2个AD转换器,可以测量片上电压、温度感应和高达17外部差分输入通道,1MBPS

XC7Z035-2FFG676I芯片的速度等级为-2,工业级,封装为FGG676,引脚间距为1.0mm,ZYNQ7000系列的具体的芯片型号定义如下图2-2所示。

../_images/image534.png

图2-2 ZYNQ型号命名规则定义

图2-3为开发板所用的XC7Z035芯片实物图。

../_images/image629.png

图2-3 XC7Z035芯片实物

DDR3 DRAM#

AX7350B开发板上配有四片Micron(美光)的512MB的DDR3芯片,型号为MT41J256M16HA-125(兼容MT41K256M16HA-125),其中PS和PL端各挂载两片。两片DDR3 SDRAM组成32bit的总线宽度。PS端的DDR3 SDRAM的最高运行速度可达533MHz(数据速率1066Mbps),两片DDR3存储系统直接连接到了ZYNQ处理系统(PS)的BANK 502的存储器接口上。PL端的DDR3 SDRAM的最高运行速度可达800MHz(数据速率1600Mbps),两片DDR3存储系统连接到了FPGA的BANK33, BANK34的接口上。DDR3 SDRAM的具体配置如下表3-1所示。

表3-1 DDR3 SDRAM配置

位号

芯片型号

容量

厂家

U4,U5,U7,U8

MT41J256M16HA-125

256M x 16bit

Micron

DDR3的硬件设计需要严格考虑信号完整性,我们在电路设计和PCB设计的时候已经充分考虑了匹配电阻/终端电阻,走线阻抗控制,走线等长控制, 保证DDR3的高速稳定的工作。

PS端的DDR3 DRAM的硬件连接方式如图3-1所示:

../_images/image728.png

图3-1 DDR3 DRAM原理图部分

PL端的DDR3 DRAM的硬件连接方式如图3-2所示:

../_images/image827.png

PS端DDR3 DRAM引脚分配:

信号名称

ZYNQ引脚名

ZYNQ引脚号

PS_DDR3_DQS0_P

PS_DDR_DQS_P0_502

H24

PS_DDR3_DQS0_N

PS_DDR_DQS_N0_502

G25

PS_DDR3_DQS1_P

PS_DDR_DQS_P1_502

L24

PS_DDR3_DQS1_N

PS_DDR_DQS_N1_502

L25

PS_DDR3_DQS2_P

PS_DDR_DQS_P2_502

P25

PS_DDR3_DQS2_N

PS_DDR_DQS_N2_502

R25

PS_DDR3_DQS3_P

PS_DDR_DQS_P3_502

W24

PS_DDR3_DQS4_N

PS_DDR_DQS_N3_502

W25

PS_DDR3_D0

PS_DDR_DQ0_502

J26

PS_DDR3_D1

PS_DDR_DQ1_502

F25

PS_DDR3_D2

PS_DDR_DQ2_502

J25

PS_DDR3_D3

PS_DDR_DQ3_502

G26

PS_DDR3_D4

PS_DDR_DQ4_502

H26

PS_DDR3_D5

PS_DDR_DQ5_502

H23

PS_DDR3_D6

PS_DDR_DQ6_502

J24

PS_DDR3_D7

PS_DDR_DQ7_502

J23

PS_DDR3_D8

PS_DDR_DQ8_502

K26

PS_DDR3_D9

PS_DDR_DQ9_502

L23

PS_DDR3_D10

PS_DDR_DQ10_502

M26

PS_DDR3_D11

PS_DDR_DQ11_502

K23

PS_DDR3_D12

PS_DDR_DQ12_502

M25

PS_DDR3_D13

PS_DDR_DQ13_502

N24

PS_DDR3_D14

PS_DDR_DQ14_502

M24

PS_DDR3_D15

PS_DDR_DQ15_502

N23

PS_DDR3_D16

PS_DDR_DQ16_502

R26

PS_DDR3_D17

PS_DDR_DQ17_502

P24

PS_DDR3_D18

PS_DDR_DQ18_502

N26

PS_DDR3_D19

PS_DDR_DQ19_502

P23

PS_DDR3_D20

PS_DDR_DQ20_502

T24

PS_DDR3_D21

PS_DDR_DQ21_502

T25

PS_DDR3_D22

PS_DDR_DQ22_502

T23

PS_DDR3_D23

PS_DDR_DQ23_502

R23

PS_DDR3_D24

PS_DDR_DQ24_502

V24

PS_DDR3_D25

PS_DDR_DQ25_502

U26

PS_DDR3_D26

PS_DDR_DQ26_502

U24

PS_DDR3_D27

PS_DDR_DQ27_502

U25

PS_DDR3_D28

PS_DDR_DQ28_502

W26

PS_DDR3_D29

PS_DDR_DQ29_502

Y25

PS_DDR3_D30

PS_DDR_DQ30_502

Y26

PS_DDR3_D31

PS_DDR_DQ31_502

W23

PS_DDR3_DM0

PS_DDR_DM0_502

G24

PS_DDR3_DM1

PS_DDR_DM1_502

K25

PS_DDR3_DM2

PS_DDR_DM2_502

P26

PS_DDR3_DM3

PS_DDR_DM3_502

V26

PS_DDR3_A0

PS_DDR_A0_502

K22

PS_DDR3_A1

PS_DDR_A1_502

K20

PS_DDR3_A2

PS_DDR_A2_502

N21

PS_DDR3_A3

PS_DDR_A3_502

L22

PS_DDR3_A4

PS_DDR_A4_502

M20

PS_DDR3_A5

PS_DDR_A5_502

N22

PS_DDR3_A6

PS_DDR_A6_502

L20

PS_DDR3_A7

PS_DDR_A7_502

J21

PS_DDR3_A8

PS_DDR_A8_502

T20

PS_DDR3_A9

PS_DDR_A9_502

U20

PS_DDR3_A10

PS_DDR_A10_502

M22

PS_DDR3_A11

PS_DDR_A11_502

H21

PS_DDR3_A12

PS_DDR_A12_502

P20

PS_DDR3_A13

PS_DDR_A13_502

J20

PS_DDR3_A14

PS_DDR_A14_502

R20

PS_DDR3_BA0

PS_DDR_BA0_502

U22

PS_DDR3_BA1

PS_DDR_BA1_502

T22

PS_DDR3_BA2

PS_DDR_BA2_502

R22

PS_DDR3_S0

PS_DDR_CS_B_502

Y21

PS_DDR3_RAS

PS_DDR_RAS_B_502

V23

PS_DDR3_CAS

PS_DDR_CAS_B_502

Y23

PS_DDR3_WE

PS_DDR_WE_B_502

V22

PS_DDR3_ODT

PS_DDR_ODT_502

Y22

PS_DDR3_RESET

PS_DDR_DRST_B_502

H22

PS_DDR3_CLK0_P

PS_DDR_CKP_502

R21

PS_DDR3_CLK0_N

PS_DDR_CKN_502

P21

PS_DDR3_CKE

PS_DDR_CKE_502

U21

PL端DDR3 DRAM引脚分配:

信号名称

ZYNQ引脚名

ZYNQ引脚号

PL_DDR3_DQS0_P

IO_L3P_T0_DQS_33

G2

PL_DDR3_DQS0_N

IO_L3N_T0_DQS_33

F2

PL_DDR3_DQS1_P

IO_L9P_T1_DQS_33

K2

PL_DDR3_DQS1_N

IO_L9N_T1_DQS_33

K1

PL_DDR3_DQS2_P

IO_L15P_T2_DQS_33

N3

PL_DDR3_DQS2_N

IO_L15N_T2_DQS_33

N2

PL_DDR3_DQS3_P

IO_L21P_T3_DQS_33

M8

PL_DDR3_DQS4_N

IO_L21N_T3_DQS_33

L8

PL_DDR3_D0

IO_L5N_T0_33

E1

PL_DDR3_D1

IO_L1N_T0_33

F4

PL_DDR3_D2

IO_L4P_T0_33

D1

PL_DDR3_D3

IO_L1P_T0_33

G4

PL_DDR3_D4

IO_L2N_T0_33

D3

PL_DDR3_D5

IO_L5P_T0_33

E2

PL_DDR3_D6

IO_L2P_T0_33

D4

PL_DDR3_D7

IO_L4N_T0_33

C1

PL_DDR3_D8

IO_L7N_T1_33

H1

PL_DDR3_D9

IO_L10N_T1_33

G1

PL_DDR3_D10

IO_L7P_T1_33

J1

PL_DDR3_D11

IO_L8N_T1_33

H3

PL_DDR3_D12

IO_L11N_T1_SRCC_33

K3

PL_DDR3_D13

IO_L8P_T1_33

H4

PL_DDR3_D14

IO_L11P_T1_SRCC_33

L3

PL_DDR3_D15

IO_L10P_T1_33

H2

PL_DDR3_D16

IO_L18P_T2_33

N1

PL_DDR3_D17

IO_L14P_T2_SRCC_33

L5

PL_DDR3_D18

IO_L14N_T2_SRCC_33

L4

PL_DDR3_D19

IO_L13P_T2_MRCC_33

M6

PL_DDR3_D20

IO_L16P_T2_33

M2

PL_DDR3_D21

IO_L17P_T2_33

N4

PL_DDR3_D22

IO_L16N_T2_33

L2

PL_DDR3_D23

IO_L17N_T2_33

M4

PL_DDR3_D24

IO_L23P_T3_33

N7

PL_DDR3_D25

IO_L22N_T3_33

J6

PL_DDR3_D26

IO_L19P_T3_33

M7

PL_DDR3_D27

IO_L20N_T3_33

J5

PL_DDR3_D28

IO_L24P_T3_33

K8

PL_DDR3_D29

IO_L20P_T3_33

K5

PL_DDR3_D30

IO_L24N_T3_33

K7

PL_DDR3_D31

IO_L22P_T3_33

K6

PL_DDR3_DM0

IO_L6P_T0_33

F3

PL_DDR3_DM1

IO_L12P_T1_MRCC_33

J4

PL_DDR3_DM2

IO_L13N_T2_MRCC_33

M5

PL_DDR3_DM3

IO_L23N_T3_33

N6

PL_DDR3_A0

IO_L17N_T2_34

A8

PL_DDR3_A1

IO_L23P_T3_34

C2

PL_DDR3_A2

IO_L14P_T2_SRCC_34

D6

PL_DDR3_A3

IO_L15N_T2_DQS_34

B9

PL_DDR3_A4

IO_L10N_T1_34

D5

PL_DDR3_A5

IO_L17P_T2_34

A9

PL_DDR3_A6

IO_L11N_T1_SRCC_34

E7

PL_DDR3_A7

IO_L15P_T2_DQS_34

C9

PL_DDR3_A8

IO_L12N_T1_MRCC_34

F7

PL_DDR3_A9

IO_L18N_T2_34

A7

PL_DDR3_A10

IO_L24N_T3_34

A2

PL_DDR3_A11

IO_L11P_T1_SRCC_34

F8

PL_DDR3_A12

IO_L23N_T3_34

B1

PL_DDR3_A13

IO_L16P_T2_34

B10

PL_DDR3_A14

IO_L12P_T1_MRCC_34

G7

PL_DDR3_BA0

IO_L18P_T2_34

B7

PL_DDR3_BA1

IO_L19N_T3_VREF_34

C3

PL_DDR3_BA2

IO_L22N_T3_34

A3

PL_DDR3_S0

IO_L14N_T2_SRCC_34

C6

PL_DDR3_RAS

IO_L19P_T3_34

C4

PL_DDR3_CAS

IO_L20N_T3_34

B4

PL_DDR3_WE

IO_L20P_T3_34

B5

PL_DDR3_ODT

IO_L22P_T3_34

A4

PL_DDR3_RESET

IO_L16N_T2_34

A10

PL_DDR3_CLK0_P

IO_L21P_T3_DQS_34

B6

PL_DDR3_CLK0_N

IO_L21N_T3_DQS_34

A5

PL_DDR3_CKE

IO_L24P_T3_34

B2

QSPI Flash#

开发板配有一片256MBit大小的Quad-SPI FLASH芯片,型号为W25Q256FVEI,它使用3.3V CMOS电压标准。由于QSPI FLASH的非易失特性,在使用中, 它可以作为系统的启动设备来存储系统的启动镜像。这些镜像主要包括FPGA的bit文件、ARM的应用程序代码以及其它的用户数据文件。QSPI FLASH的具体型号和相关参数见表4-1。

位号

芯片类型

容量

厂家

U7

W25Q256FVEI

32M Byte

Winbond

表4-1 QSPI Flash的型号和参数

QSPI FLASH连接到ZYNQ芯片的PS部分BANK500的GPIO口上,在系统设计中需要配置这些PS端的GPIO口功能为QSPI FLASH接口。为图4-1为QSPI Flash在原理图中的部分。

../_images/image924.png

图4-1 QSPI Flash连接示意图

配置芯片引脚分配:

信号名称

ZYNQ引脚名

ZYNQ引脚号

QSPI_SCK

PS_MIO6_500

F23

QSPI_CS

PS_MIO1_500

D26

QSPI_D0

PS_MIO2_500

E25

QSPI_D1

PS_MIO3_500

D25

QSPI_D2

PS_MIO4_500

F24

QSPI_D3

PS_MIO5_500

C26

eMMC Flash#

开发板配有一片大容量的8GB大小的eMMC FLASH芯片,型号为THGBMFG6C1LBAIL,它支持JEDEC e-MMC V5.0标准的HS-MMC接口,电平支持1.8V或者3.3V。eMMC FLASH和ZYNQ连接的数据宽度为4bit。由于eMMC FLASH的大容量和非易失特性,在ZYNQ系统使用中,它可以作为系统大容量的存储设备,比如存储ARM的应用程序、系统文件以及其它的用户数据文件。eMMC FLASH的具体型号和相关参数见表5-1。

位号

芯片类型

容量

厂家

U11

THGBMFG6C1LBAIL

8G Byte

TOSHIBA

表5-1 eMMC Flash的型号和参数

eMMC FLASH连接到ZYNQ芯片的PS部分BANK501的GPIO口上,在系统设计中需要配置这些PS端的GPIO口功能为SD接口。为图5-1为eMMC Flash在原理图中的部分。

../_images/image1024.png

图5-1 eMMC Flash连接示意图

配置芯片引脚分配:

信号名称

ZYNQ引脚名

ZYNQ引脚号

MMC_CCLK

PS_MIO48_501

B21

MMC_CMD

PS_MIO47_501

B19

MMC_D0

PS_MIO46_501

E17

MMC_D1

PS_MIO49_501

A18

MMC_D2

PS_MIO50_501

B22

MMC_D3

PS_MIO51_501

B20

时钟配置#

AX7350B开发板上分别为PS系统,PL逻辑部分,PL的收发器提供了有源时钟,使PS系统和PL逻辑可以单独工作。

PS系统时钟源

ZYNQ芯片通过开发板上的X4晶振为PS部分提供33.333MHz的时钟输入。时钟的输入连接到ZYNQ芯片的BANK500的PS_CLK_500的管脚上。其原理图如图6-1所示:

../_images/image1128.png

图6-1 PS部分的有源晶振

时钟引脚分配:

信号名称

ZYNQ引脚

PS_CLK

B24

PL系统时钟源

板上提供了一个单端50MHz的PL系统时钟源,1.8V供电。晶振输出连接到FPGA BANK35的全局时钟(MRCC),这个GCLK可以用来驱动FPGA内的用户逻辑电路。该时钟源的原理图如图6-3所示

../_images/image1223.png

图 6-3 PL系统时钟源

PL时钟引脚分配:

信号名称

ZYNQ引脚

CLK_50MHZ

J14

DDR参考时钟

一路200Mhz的差分晶振提供给BANK34,作为PL的DDR控制器的参考时钟;

../_images/image1320.png

图 6-5 200Mhz时钟参考源

PL时钟引脚分配:

信号名称

ZYNQ引脚

CLK0_P

C8

CLK0_N

C7

收发器参考时钟

一路156Mhz的差分晶振提供给BANK111,作为GTX收发器的SPF的参考时钟;另外通过DSC557-0334FI1芯片产生2路100Mhz的差分参考时钟分别提供给BANK112和PCIE SOCKET。参考电路设计的示意图如下图所示:

../_images/image1419.png

图 6-6 可编程时钟源

可编程时钟源ZYNQ引脚分配:

信号名称

ZYNQ引脚

PCIE_CLK0_P

R6

PCIE_CLK0_N

R5

SFP_CLK0_C_P

AA6

SFP_CLK0_C_N

AA5

USB转串口#

开发板上配备了一个Uart转USB接口,用于核心板单独供电和调试。转换芯片采用Silicon Labs CP2102GM的USB-UAR芯片, USB接口采用MINI USB接口,可以用一根USB线将它连接到上PC的USB口进行核心板的单独供电和串口数据通信 。

USB Uart电路设计的示意图如下图所示:

../_images/image1517.png

7-1 USB转串口示意图

USB转串口的ZYNQ引脚分配:

信号名称

ZY NQ引脚名

ZY NQ引脚号

备注

UART_RXD

PS_MIO13_500

B25

Uart数据输入

UART_TXD

PS_MIO12_500

A23

Uart数据输出

千兆以太网接口#

AX7350B开发板上有2路千兆以太网接口,其中1路以太网接口是连接的PS系统端,另外1路以太网接口是连接到PL的逻辑IO口上。连接到PL端的千兆以太网接口需要通过程序调用IP挂载到ZYNQ的AXI总线系统上。

以太网芯片采用景略半导体的工业级以太网GPHY芯片(JL2121-N040I)为用户提供网络通信服务。PS端的以太网PHY芯片是连接到ZYNQ的PS端BANK501的GPIO接口上。PL端的的以太网PHY芯片是连接到BANK35 的IO上。JL2121芯片支持10/100/1000 Mbps网络传输速率,通过RGMII接口跟Zynq7000系统的MAC层进行数据通信。JL2121D支持MDI/MDX自适应,各种速度自适应,Master/Slave自适应,支持MDIO总线进行PHY的寄存器管理。

JL2121上电会检测一些特定的IO的电平状态,从而确定自己的工作模式。表8-1 描述了GPHY芯片上电之后的默认设定信息。

配置Pin脚

说明

配置值

RXD3_ADR0

RXC_ADR1

RXCTL_ADR2

MDIO/MDC 模式的PHY地址

PHY Address 为 001

RXD1_TXDLY

TX时钟2ns延时

延时

RXD0_RXDLY

RX时钟2ns延时

延时

表8-1PHY芯片默认配置值

当网络连接到千兆以太网时,ZYNQ和PHY芯片JL2121的数据传输时通过RGMII总线通信,传输时钟为125Mhz,数据在时钟的上升沿和下降样采样。

当网络连接到百兆以太网时,ZYNQ和PHY芯片JL2121的数据传输时通过RMII总线通信,传输时钟为25Mhz。数据在时钟的上升沿和下降样采样。

图8-1为ZYNQ PS端1路以太网PHY芯片连接示意图:

image2               图8-1 ZYNQ PS系统与GPHY连接示意图

图8-2为ZYNQ PL端1路以太网PHY芯片连接示意图:

../_images/image1716.png

图8-2 ZYNQ PL端与GPHY连接示意图

PS端千兆以太网引脚分配如下:

信号名称

ZYNQ引脚名

ZYNQ引脚号

备注

PHY1_TXCK

PS_MIO16_501

G21

RGMII 发送时钟

PHY1_TXD0

PS_MIO17_501

G17

发送数据bit0

PHY1_TXD1

PS_MIO18_501

G20

发送数据bit1

PHY1_TXD2

PS_MIO19_501

G19

发送数据bit2

PHY1_TXD3

PS_MIO20_501

H19

发送数据bit3

PHY1_TXCTL

PS_MIO21_501

F22

发送使能信号

PHY1_RXCK

PS_MIO22_501

G22

RGMII接收时钟

PHY1_RXD0

PS_MIO23_501

F20

接收数据Bit0

PHY1_RXD1

PS_MIO24_501

J19

接收数据Bit1

PHY1_RXD2

PS_MIO25_501

F19

接收数据Bit2

PHY1_RXD3

PS_MIO26_501

H17

接收数据Bit3

PHY1_RXCTL

PS_MIO27_501

F18

接 收数据有效信号

PHY1_MDC

PS_MIO52_501

A20

MDIO管理时钟

PHY1_MDIO

PS_MIO53_501

A19

MDIO管理数据

PHY1_RESET

PS_MIO7_500

E23

复位信号

PL端千兆以太网引脚分配如下:

信号名称

ZYNQ引脚名

ZY NQ引脚号

备注

PHY2_TXCK

IO_L4N_T0_35

D11

RGMII 发送时钟

PHY2_TXD0

I O_L3N_T0_DQS_AD1N_35

F10

发 送数据bit0

PHY2_TXD1

I O_L3P_T0_DQS_AD1P_35

G10

发送数据bit1

PHY2_TXD2

IO_L2N_T0_AD8N_35

D10

发送数据bit2

PHY2_TXD3

IO_L2P_T0_AD8P_35

E10

发送数据bit3

PHY2_TXCTL

IO_L4P_T0_35

E11

发送使能信号

PHY2_RXCK

IO_L11P_T1_SRCC_35

G14

R GMII接收时钟

PHY2_RXD0

IO_L6P_T0_35

F13

接收数据Bit0

PHY2_RXD1

IO_L1P_T0_AD0P_35

F12

接收数据Bit1

PHY2_RXD2

IO_L1N_T0_AD0N_35

E12

接收数据Bit2

PHY2_RXD3

IO_L5N_T0_AD9N_35

G11

接收数据Bit3

PHY2_RXCTL

IO_L6N_T0_VREF_35

E13

接收 数据有效信号

PHY2_MDC

IO_0_VRN_35

H16

MDIO管理时钟

PHY2_MDIO

IO_L7P_T1_AD2P_35

H13

MDIO管理数据

PHY2_RESET

IO_L7N_T1_AD2N_35

H12

复位信号

USB2.0 Host接口#

AX7350B开发板上有4个USB2.0 HOST接口,USB2.0收发器采用的是一个1.8V的,高速的支持ULPI标准接口的USB3320C-EZK芯片,再通过一个USB HUB芯片USB2514扩展出4路USB HOST接口。ZYNQ的USB总线接口和USB3320C-EZK收发器相连接,实现高速的USB2.0 Host模式的数据通信。USB3320C的USB的数据和控制信号连接到ZYNQ芯片PS端的BANK501的IO口上,USB接口差分信号(DP/DM)连接到USB2514芯片扩展出4个USB接口。2个24MHz的晶振为分别为USB3320C和USB2514芯片提供时钟。

4个USB接口为扁型USB接口(USB Type A),方便用户同时连接不同的USB Slave外设(比如USB鼠标和USB键盘),每个USB接口提供了+5V的电源。

ZYNQ处理器和USB3320C-EZK芯片及USB2514芯片连接的示意图如9-1所示:

../_images/image1815.png

图9-1 Zynq7000和USB芯片间连接示意图

USB2.0引脚分配:

信号名称

ZY NQ引脚名

ZY NQ引脚号

备注

OTG_DATA4

PS_MIO28_501

J18

USB数据Bit4

OTG_DIR

PS_MIO29_501

E20

USB数据方向信号

OTG_STP

PS_MIO30_501

K19

USB停止信号

OTG_NXT

PS_MIO31_501

E21

USB下一数据信号

OTG_DATA0

PS_MIO32_501

K17

USB数据Bit0

OTG_DATA1

PS_MIO33_501

E22

USB数据Bit1

OTG_DATA2

PS_MIO34_501

J16

USB数据Bit2

OTG_DATA3

PS_MIO35_501

D19

USB数据Bit3

OTG_CLK

PS_MIO36_501

K16

USB时钟信号

OTG_DATA5

PS_MIO37_501

D20

USB数据Bit5

OTG_DATA6

PS_MIO38_501

D21

USB数据Bit6

OTG_DATA7

PS_MIO39_501

C21

USB数据Bit7

OTG_RESETN

PS_MIO8_500

A24

USB复位信号

HDMI输出接口#

HDMI输出接口的实现,是选用ANALOG DEVICE公司的ADV7511 HDMI(DVI)编码芯片,最高支持1080P@60Hz输出,支持3D输出。

其中,ADV7511的视频数字接口,音频数字接口和I2C配置接口和ZYNQ7000 PL部分的BANK35 IO相连,ZYNQ7000系统通过I2C管脚来对ADV7511进行初始化和控制操作。ADV7511芯片和ZYNQ7000的硬件连接示意图如下图10-1所示:

../_images/image1915.png

图10-1 HDMI接口设计原理图

ZYNQ的引脚分配:

信号名称

ZYNQ引脚名

ZY NQ 引脚 号

备注

HDMI_CLK

IO_L8P_T1_AD10P_35

K13

HDMI视频信号时钟

HDMI_HSYNC

IO_L23P_T3_35

C11

H DMI视频信号行同步

HDMI_VSYNC

IO_L22N_T3_AD7N_35

B12

H DMI视频信号列同步

HDMI_DE

IO_L9P_T1_DQS_AD3P_35

K15

HDMI视频信号有效

HDMI_D0

IO_L10P_T1_AD11P_35

G16

HDMI视频信号数据0

HDMI_D1

IO_L16P_T2_35

E16

HDMI视频信号数据1

HDMI_D2

IO_L9N_T1_DQS_AD3N_35

J15

HDMI视频信号数据2

HDMI_D3

IO_L14N_T2_AD4N_SRCC_35

E15

HDMI视频信号数据3

HDMI_D4

IO_L14P_T2_AD4P_SRCC_35

F15

HDMI视频信号数据4

HDMI_D5

IO_L10N_T1_AD11N_35

G15

HDMI视频信号数据5

HDMI_D6

IO_L11N_T1_SRCC_35

F14

HDMI视频信号数据6

HDMI_D7

IO_L12N_T1_MRCC_35

H14

HDMI视频信号数据7

HDMI_D8

IO_L8N_T1_AD10N_35

J13

HDMI视频信号数据8

HDMI_D9

IO_25_VRP_35

K12

HDMI视频信号数据9

HDMI_D10

IO_L23N_T3_35

B11

H DMI视频信号数据10

HDMI_D11

IO_L22P_T3_AD7P_35

C12

H DMI视频信号数据11

HDMI_D12

IO_L19P_T3_35

D13

H DMI视频信号数据12

HDMI_D13

IO_L24N_T3_AD15N_35

A12

H DMI视频信号数据13

HDMI_D14

IO_L19N_T3_VREF_35

C13

H DMI视频信号数据14

HDMI_D15

IO_L24P_T3_AD15P_35

A13

H DMI视频信号数据15

HDMI_D16

IO_L13N_T2_MRCC_35

D14

H DMI视频信号数据16

HDMI_D17

IO_L13P_T2_MRCC_35

D15

H DMI视频信号数据17

HDMI_D18

IO_L21N_T3_DQS_AD14N_35

A14

H DMI视频信号数据18

HDMI_D19

IO_L20N_T3_AD6N_35

B14

H DMI视频信号数据19

HDMI_D20

IO_L21P_T3_DQS_AD14P_35

A15

H DMI视频信号数据20

HDMI_D21

IO_L17N_T2_AD5N_35

B15

H DMI视频信号数据21

HDMI_D22

IO_L16N_T2_35

D16

H DMI视频信号数据22

HDMI_D23

IO_L17P_T2_AD5P_35

B16

H DMI视频信号数据23

HDMI_SPDIF

IO_L20P_T3_AD6P_35

C14

H DMI音频S/PDIF输入

H DMI_SPDIFOUT

IO_L18P_T2_AD13P_35

B17

H DMI音频S/PDIF输出

HDMI_INT

IO_L15P_T2_DQS_AD12P_35

C17

HDMI中断信号

HDMI_SCL

IO_L18N_T2_AD13N_35

A17

HDMI IIC控制时钟

HDMI _SDA

IO_L15N_T2_DQS_AD12N_35

C16

HDMI IIC控制数据

光纤接口#

AX7350B开发板上有2路光纤接口,用户可以购买SFP光模块(市场上1.25G,2.5G,10G光模块)插入到这2个光纤接口中进行光纤数据通信。2路光纤接口分别跟ZYNQ的BANK111的GTX收发器的2路RX/TX相连接,TX信号和RX信号都是以差分信号方式通过隔直电容连接ZYNQ和光模块,每路TX发送和RX接收数据速率高达10Gb/s。BANK111的GTX收发器的参考时钟由是156.25Mhz差分晶振提供。

FPGA和光纤设计示意图如下图11-1所示:

../_images/image2013.png

图11-1光纤设计示意图

第1路光纤接口ZYNQ引脚分配如下:

网络名称

ZYNQ引脚

备注

SFP1_TX_P

AF4

SFP光模块数据发送 Positive

SFP1_TX_N

AF3

SFP光模块数据发送Negative

SFP1_RX_P

AE6

SFP光模块数据接收 Positive

SFP1_RX_P

AE5

SFP光模块数据接收Negative

** SFP1_TX_DIS_LS**

AA14

SFP光模块光发射禁止,高有效

SFP1_LOSS_LS

W16

SFP光接收L OSS信号,高表示没有接收到光信号

第2路光纤接口ZYNQ引脚分配如下:

网络名称

ZYNQ引脚

备注

SFP2_TX_P

AE2

SFP光模块数据发送 Positive

SFP2_TX_N

AE1

SFP光模块数据发送Negative

SFP2_RX_P

AC6

SFP光模块数据接收 Positive

SFP2_RX_P

AC5

SFP光模块数据接收Negative

** SFP2_TX_DIS_LS**

Y16

SFP光模块光发射禁止,高有效

SFP2_LOSS_LS

W15

SFP光接收L OSS信号,高表示没有接收到光信号

PCIe插槽#

AX7350B开发板上有一个PCIe的插槽,在物理上可以连接PCIe的板卡。在电气连接上我们只有4对收发器连接到PCIEx8的插槽上,所以只能实现PCIEex4, PCIex2, PCIex1的数据通信。

PCIe接口的收发信号直接跟ZYNQ BANK112的GTX收发器相连接,4路TX信号和RX信号都是以差分信号方式连接到BANK112,单通道通信速率可高达5G bit带宽。PCIe插槽的参考时钟由时钟芯片SI5338P提供,参考时钟频率为100Mhz。

开发板的PCIe接口的设计示意图如下图12-1所示,其中TX发送信号用AC耦合模式连接。

../_images/image2117.png

图12-1 PCIe插槽设计示意图

PCIe x4接口FPGA引脚分配如下:

网络名称

FPGA引脚

备注

PCIE_RX0_P

AB4

PCIE通道0数据接收 Positive

PCIE_RX0_N

AB3

PCIE通道0数据接收Negative

PCIE_RX1_P

Y4

PCIE通道1数据接收 Positive

PCIE_RX1_N

Y3

PCIE通道1数据接收Negative

PCIE_RX2_P

V4

PCIE通道2数据接收 Positive

PCIE_RX2_N

V3

PCIE通道2数据接收Negative

PCIE_RX3_P

T4

PCIE通道3数据接收 Positive

PCIE_RX3_N

T3

PCIE通道3数据接收Negative

PCIE_TX0_P

AA2

PCIE通道0数据发送 Positive

PCIE_TX0_N

AA1

PCIE通道0数据发送Negative

PCIE_TX1_P

W2

PCIE通道1数据发送 Positive

PCIE_TX1_N

W1

PCIE通道1数据发送Negative

PCIE_TX2_P

U2

PCIE通道2数据发送 Positive

PCIE_TX2_N

U1

PCIE通道2数据发送Negative

PCIE_TX3_P

R2

PCIE通道3数据发送 Positive

PCIE_TX3_N

R1

PCIE通道3数据发送Negative

PCIE_PERST_LS

AA19

PCIE板卡的复位信号

PCIE_PRSNT_LS

AA18

PCIE板卡的存在指示信号

SD卡槽#

AX7350B开发板包含了一个Micro型的SD卡接口,以提供用户访问SD卡存储器,用于存储ZYNQ芯片的BOOT程序,Linux操作系统内核, 文件系统以及其它的用户数据文件。

SDIO信号与ZYNQ的PS BANK501的IO信号相连,因为该BANK的VCCIO设置为1.8V,但SD卡的数据电平为3.3V, 我们这里通过TXS02612电平转换器来连接。Zynq7000 PS和SD卡连接器的原理图如图13-1所示。

../_images/image2215.png

图13-1 SD卡连接示意图

SD卡槽引脚分配

信号名称

ZY NQ引脚名

ZY NQ引脚号

备注

SD_CLK

PS_MIO40

C22

SD时钟信号

SD_CMD

PS_MIO41

C19

SD命令信号

SD_D0

PS_MIO42

F17

SD数据Data0

SD_D1

PS_MIO43

D18

SD数据Data1

SD_D2

PS_MIO44

E18

SD数据Data2

SD_D3

PS_MIO45

C18

SD数据Data3

SD_CD

PS_MIO10

A25

SD卡插入信号

FMC连接器#

AX7350B开发板带有一个标准的FMC LPC的扩展口,可以外接XILINX或者我们黑金的各种FMC模块(HDMI输入输出模块,双目摄像头模块,高速AD模块等等)。FMC扩展口包含34对差分IO信号和一路高速GTX收发信号。

FMC扩展口的33对差分信号连接到ZYNQ芯片的BANK12, BANK13的IO上,BANK12和BANK13的IO电平标准是由BANK的电压VADJ决定的,默认为2.5V,使34对差分信号支持LVDS数据通信。另外一路GTX收发信号和参考时钟信号分别连接到ZYNQ BANK111的GTX收发器和时钟输入。Zynq7000和FMC连接器的原理图如图14-1所示。

../_images/image2312.png

图14-1 FMC连接器连接示意图

FMC连接器引脚分配

信号名称

ZYNQ引脚名

ZYN Q引脚 号

备注

FMC_CLK0_P

I O_L12P_T1_MRCC_12

AC13

FMC参考第1路参考时钟P

FMC_CLK0_N

I O_L12N_T1_MRCC_12

AD13

FMC参考第1路参考时钟N

FMC_CLK1_P

I O_L13P_T2_MRCC_13

AD20

FMC参考第2路参考时钟P

FMC_CLK1_N

I O_L13N_T2_MRCC_13

AD21

FMC参考第2路参考时钟N

FMC_LA00_CC_P

I O_L13P_T2_MRCC_12

AC14

FM C参考第0路数据(时钟)P

FMC_LA00_CC_N

I O_L13N_T2_MRCC_12

AD14

FM C参考第0路数据(时钟)N

FMC_LA01_CC_P

I O_L14P_T2_SRCC_12

AB15

FM C参考第1路数据(时钟)P

FMC_LA01_CC_N

I O_L14N_T2_SRCC_12

AB14

FM C参考第1路数据(时钟)N

FMC_LA02_P

IO_L3P_T0_DQS_12

Y10

FMC参考第2路数据P

FMC_LA02_N

IO_L3N_T0_DQS_12

AA10

FMC参考第2路数据N

FMC_LA03_P

IO_L17P_T2_12

AE16

FMC参考第3路数据P

FMC_LA03_N

IO_L17N_T2_12

AE15

FMC参考第3路数据N

FMC_LA04_P

IO_L7P_T1_12

AE10

FMC参考第4路数据P

FMC_LA04_N

IO_L7N_T1_12

AD10

FMC参考第4路数据N

FMC_LA05_P

I O_L11P_T1_SRCC_12

AC12

FMC参考第5路数据P

FMC_LA05_N

I O_L11N_T1_SRCC_12

AD11

FMC参考第5路数据N

FMC_LA06_P

IO_L9P_T1_DQS_12

AE11

FMC参考第6路数据P

FMC_LA06_N

IO_L9N_T1_DQS_12

AF10

FMC参考第6路数据N

FMC_LA07_P

IO_L4P_T0_12

AB11

FMC参考第7路数据P

FMC_LA07_N

IO_L4N_T0_12

AB10

FMC参考第7路数据N

FMC_LA08_P

IO_L1P_T0_12

Y12

FMC参考第8路数据P

FMC_LA08_N

IO_L1N_T0_12

Y11

FMC参考第8路数据N

FMC_LA09_P

IO_L10P_T1_12

AE13

FMC参考第9路数据P

FMC_LA09_N

IO_L10N_T1_12

AF13

FMC参考第9路数据N

FMC_LA10_P

IO_L2P_T0_12

AB12

FMC参考第10路数据P

FMC_LA10_N

IO_L2N_T0_12

AC11

FMC参考第10路数据N

FMC_LA11_P

IO_L8P_T1_12

AE12

FMC参考第11路数据P

FMC_LA11_N

IO_L8N_T1_12

AF12

FMC参考第11路数据N

FMC_LA12_P

IO_L5P_T0_12

W13

FMC参考第12路数据P

FMC_LA12_N

IO_L5N_T0_12

Y13

FMC参考第12路数据N

FMC_LA13_P

IO_L15P_T2_DQS_12

AD16

FMC参考第13路数据P

FMC_LA13_N

IO_L15N_T2_DQS_12

AD15

FMC参考第13路数据N

FMC_LA14_P

IO_L16P_T2_12

AF15

FMC参考第14路数据P

FMC_LA14_N

IO_L16N_T2_12

AF14

FMC参考第14路数据N

FMC_LA15_P

IO_L18P_T2_12

AE17

FMC参考第15路数据P

FMC_LA15_N

IO_L18N_T2_12

AF17

FMC参考第15路数据N

FMC_LA16_P

IO_L20P_T3_12

AB17

FMC参考第16路数据P

FMC_LA16_N

IO_L20N_T3_12

AB16

FMC参考第16路数据N

FMC_LA17_CC_P

I O_L12P_T1_MRCC_13

AC23

FMC 参考第17路数据(时钟)P

FMC_LA17_CC_N

I O_L12N_T1_MRCC_13

AC24

FMC 参考第17路数据(时钟)N

FMC_LA18_CC_P

I O_L11P_T1_SRCC_13

AD23

FMC 参考第18路数据(时钟)P

FMC_LA18_CC_N

I O_L11N_T1_SRCC_13

AD24

FMC 参考第18路数据(时钟)N

FMC_LA19_P

IO_L16P_T2_13

AE20

FMC参考第19路数据P

FMC_LA19_N

IO_L16N_T2_13

AE21

FMC参考第19路数据N

FMC_LA20_P

IO_L15P_T2_DQS_13

AF19

FMC参考第20路数据P

FMC_LA20_N

IO_L15N_T2_DQS_13

AF20

FMC参考第20路数据N

FMC_LA21_P

IO_L20P_T3_13

AA20

FMC参考第21路数据P

FMC_LA21_N

IO_L20N_T3_13

AB20

FMC参考第21路数据N

FMC_LA22_P

IO_L17P_T2_13

AD18

FMC参考第22路数据P

FMC_LA22_N

IO_L17N_T2_13

AD19

FMC参考第22路数据N

FMC_LA23_P

IO_L18P_T2_13

AE18

FMC参考第23路数据P

FMC_LA23_N

IO_L18N_T2_13

AF18

FMC参考第23路数据N

FMC_LA24_P

IO_L8P_T1_13

AE23

FMC参考第24路数据P

FMC_LA24_N

IO_L8N_T1_13

AF23

FMC参考第24路数据N

FMC_LA25_P

IO_L9P_T1_DQS_13

AB21

FMC参考第25路数据P

FMC_LA25_N

IO_L9N_T1_DQS_13

AB22

FMC参考第25路数据N

FMC_LA26_P

IO_L7P_T1_13

AE22

FMC参考第26路数据P

FMC_LA26_N

IO_L7N_T1_13

AF22

FMC参考第26路数据N

FMC_LA27_P

I O_L14P_T2_SRCC_13

AC21

FMC参考第27路数据P

FMC_LA27_N

I O_L14N_T2_SRCC_13

AC22

FMC参考第27路数据N

FMC_LA28_P

IO_L10P_T1_13

AA22

FMC参考第28路数据P

FMC_LA28_N

IO_L10N_T1_13

AA23

FMC参考第28路数据N

FMC_LA29_P

IO_L5P_T0_13

AF24

FMC参考第29路数据P

FMC_LA29_N

IO_L5N_T0_13

AF25

FMC参考第29路数据N

FMC_LA30_P

IO_L4P_T0_13

AD25

FMC参考第30路数据P

FMC_LA30_N

IO_L4N_T0_13

AD26

FMC参考第30路数据N

FMC_LA31_P

IO_L3P_T0_DQS_13

AE25

FMC参考第31路数据P

FMC_LA31_N

IO_L3N_T0_DQS_13

AE26

FMC参考第31路数据N

FMC_LA32_P

IO_L2P_T0_13

AB26

FMC参考第32路数据P

FMC_LA32_N

IO_L2N_T0_13

AC26

FMC参考第32路数据N

FMC_LA33_P

IO_L1P_T0_13

AA25

FMC参考第33路数据P

FMC_LA33_N

IO_L1N_T0_13

AB25

FMC参考第33路数据N

LED灯#

AX7350B开发板上有9个发光二极管LED, 1个电源指示灯;1个DONE配置指示灯;2个串口通信指示灯,1个PS控制LED灯,4个PL控制指示灯。当开发板上电后电源指示灯会亮起;当FPGA 配置程序后,配置LED灯会亮起。1个用户LED灯一个连接到PS的MIO上,4个LED灯连接到PL的IO上,用户可以通过程序来控制亮和灭,当连接用户LED灯的IO电压为低时,用户LED灯熄灭,当连接IO电压为高时,用户LED会被点亮。因为BANK34的电平为1.5V,这里我们增加了三级管来驱动LED的亮灭。用户LED灯硬件连接的示意图如图15-1所示:

../_images/image2412.png

图15-1用户LED灯硬件连接示意图

用户LED灯的引脚分配

信号名称

ZYNQ引脚名

ZY NQ管脚号

备注

MIO0_LED

PS_MIO0_500

E26

用户PS LED灯

PL_LED1

IO_L7P_T1_34

F5

用户PL LED1灯

PL_LED2

IO_L7N_T1_34

E5

用户PL LED2灯

PL_LED3

O_L2N_T0_34

G5

用户PL LED3灯

PL_LED4

IO_L2P_T0_34

G6

用户PL LED4灯

复位按键和用户按键#

AX7350B开发板上有1个复位按键RESET和5个用户按键。复位信号连接到ZYNQ芯片PS复位管脚上,用户可以使用这个复位按键来复位ZYNQ系统,5个用户按键中1个按键是连接到PS的IO上,另外4个按键是连接到PL的IO上。复位按键和用户按键都是低电平有效,复位按键和用户按键的连接示意图如图16-1所示:

../_images/image2512.png

图16-1 复位按键连接示意图

按键的ZYNQ管脚分配

信号名称

ZYNQ引脚名

ZY NQ引脚号

备注

PS_POR_B

PS_POR_B_500

C23

ZYNQ系统复位信号

PS_KEY

PS_MIO11_500

B26

PS按键输入

PL_KEY1

IO_L4N_T0_34

H6

PL按键1输入

PL_KEY2

IO_L4P_T0_34

H7

PL按键2输入

PL_KEY3

I O_L6N_T0_VREF_34

H8

PL按键3输入

PL_KEY4

IO_L6P_T0_34

J8

PL按键4输入

JTAG调试口#

在AX7350B开发板上已经集成了JTAG的下载调试电路,所以用户无需购买额外的Xilinx下载器。只要一根USB线就能进行ZYNQ的开发和调试了。在开发板上通过一个FTDI的USB桥接芯片FT232HL实现PC的USB和ZYNQ的JTAG调试信号TCK,TDO,TMS,TDI进行数据通信。图17-1为开发板上JTAG口的原理图部分:

../_images/image2610.png

图17-1 原理图中JTAG接口部分

在AX7350B开发板上,JTAG接口的形式是USB接口方式的,用户可以通过我们提供的USB线连接PC和JTAG接口进行ZYNQ的系统调试。

拨码开关配置#

开发板上有一个2位的拨码开关SW1用来配置ZYNQ系统的启动模式。AX7350B系统开发平台支持三种启动模式。这三种启动模式分别是JTAG调试模式, QSPI FLASH和SD卡启动模式。XC7Z035芯片上电后会检测响应MIO口(MIO5和MIO4)的电平来决定那种启动模式。用户可以通过核心板上的拨码开关SW1来选择不同的启动模式。SW1启动模式配置如下表18-1所示。

SW1

拨码 位置(1,2)

M IO5,MIO4电平

启动模式

image3

ON、ON

0、0

JTAG

OFF、OFF

1、1

SD卡

OFF、ON

1、0

QSPI FLASH

表18-1 SW1启动模式配置

电源#

开发板的电源输入电压为DC12V,外接+12V电源给板子供电。外接电源供电时请使用开发板自带的电源,不要用其他规格的电源,以免损坏开发板。+12V输入电源通过DCDC电源芯片MYMGK1R820ERSR产生+1.0V的FPGA核心电源,MYMGK1R820ERSR输出电流高达20A,满足FPGA的核心电压的电流需求。另外+12V通过DC/DC电源芯片ETA8156FT2G产生+1.5V,通过DCDC芯片ETA1471FT2G来产生其它的电源。DDR3的VTT和VREF电压由TPS51200芯片来产生。

板上的电源设计示意图如下图19-1所示:

../_images/image288.png

图19-1原理图中电源接口部分

各个电源分配的功能如下表所示:

电源

功能

+1.0V

ZYNQ PS和PL部分的内核电压

+1.8V

ZYNQ PS和PL部分辅助电压,BANK501 IO电压,eMMC,HDMI

+3.3V

ZYNQ Bank0,Bank500,QSIP FLASH, Clock晶振, SD卡,SFP光模块

+1.5V

DDR3, ZYNQ Bank501, Bank33,Bank34

+1.2V

千兆以太网

VADJ(+2.5V)

ZYNQ Bank12, Bank13, FMC

VREF, VTT(+0.75V)

PS DDR3,PL DDR3

MGTAVCC(+1.0V)

ZYNQ Bank111, Bank112

MGTAVTT(+1.2V)

ZYNQ Bank111, Bank112

因为ZYNQ FPGA的电源有上电顺序的要求,在电路设计中,我们已经按照 芯片的电源要求设计,上电依次为+1.0V->+1.8V->(+1.5 V、+3.3V、VCCIO)的电路设计,保证芯片的正常工作。

风扇#

因为ZYNQ 7Z035正常工作时会产生大量的热量,我们在板上为芯片增加了一个散热片和风扇,防止芯片过热。风扇的控制由ZYNQ芯片来控制,控制管脚连接到BANK34的IO上,如果IO电平输出为低,MOSFET管导通,风扇工作,如果IO电平输出为高,风扇停止。板上的风扇设计图如下图20-1所示:

../_images/image298.png

图20-1 开发板原理图中风扇设计

风扇出厂前已经用螺丝固定在开发板上,风扇的电源连接到了J22的插座上,红色的为正极,黑色的为负极。

结构尺寸图#

../_images/image307.png

正面图(Top View)