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。
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:
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
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。
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。
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:
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:
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。
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。
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:
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
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;
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:
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:
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:
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:
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:
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:
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:
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。
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。
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。
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:
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:
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:
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 |
|
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:
![]()
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:
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#
正面图(Top View)
