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ALINX-ZYNQ-FPGA-開発-ボード-AC7Z020-PRODUCTバージョンレコード

バージョン 日付 リリース者 説明
改訂1.0 2020-06-28 レイチェル・チョウ 最初のリリース

AC7Z020コアボードの紹介ALINX-ZYNQ-FPGA-開発-ボード-AC7Z020-1

AC7Z020(コアボードモデル、以下と同じ)FPGAコアボード、ZYNQチップは、ザイリンクスのZYNQ7シリーズのXC020Z2-400CLG7000Iをベースにしています。 ZYNQチップのPSシステムは、9つのARM CortexTM-AXNUMXプロセッサ、AMBA®インターコネクト、内部メモリ、外部メモリインターフェイス、および周辺機器を統合しています。 ZYNQチップのFPGAには、プログラマブルロジックセル、DSP、および内部RAMが豊富に含まれています。
このコアボードは、41つのMicronのMT256K16M107TW-3 DDR512チップを使用しており、それぞれの容量は32MBです。 3つのDDRチップが組み合わされて533ビットのデータバス幅を形成し、ZYNQとDDRXNUMX間のデータの読み取りおよび書き込みのクロック周波数は最大XNUMXMHzです。 この構成は、システムの高帯域幅データ処理のニーズを満たすことができます
キャリアボードに接続するために、このコアボードの48つのボード間コネクタは、PS側のUSBポート、ギガビットイーサネットインターフェイス、SDカードインターフェイス、およびその他の残りのMIOポートで拡張されます(122)。 また、PL側のBANK13、BAN34、およびBANK35のほぼすべてのIOポート(34)。コアボード上のLDOチップを交換することにより、BANK35およびBANK35のIOレベルを変更して、さまざまなレベルのインターフェイスに対するユーザーの要件を満たすことができます。 。 多くのIOを必要とするユーザーにとって、このコアボードは良い選択です。 また、IO接続部、等長と差動処理のインターフェースへのZYNQチップ、コアボードサイズはわずか42×XNUMX(mm)で、二次開発に最適です。

ZYNQチップALINX-ZYNQ-FPGA-開発-ボード-AC7Z020-2

FPGAコアボードAC7Z020は、ザイリンクスのZynq7000シリーズチップであるモジュールXC7Z020-2CLG400Iを使用しています。 チップのPSシステムは、9つのARMCortex™-A2プロセッサ、AMBA®インターコネクト、内部メモリ、外部メモリインターフェイス、および周辺機器を統合しています。 これらの周辺機器には、主にUSBバスインターフェイス、イーサネットインターフェイス、SD / SDIOインターフェイス、I2Cバスインターフェイス、CANバスインターフェイス、UARTインターフェイス、GPIOなどが含まれます。PSは独立して動作し、電源オンまたはリセット時に起動できます。 図1-7000に、ZYNQXNUMXチップの全体的なブロック図を示します。

PSシステム部分の主なパラメータは次のとおりです。

  • ARMデュアルコアCortexA9ベースのアプリケーションプロセッサ、ARM-v7アーキテクチャ、最大1GHz
  • CPUあたり32KBレベル1の命令およびデータキャッシュ、512KBレベル2キャッシュ2CPU共有
  • オンチップブートROMと256KBオンチップRAM
  • 外部ストレージインターフェイス、16/32ビットDDR2、DDR3インターフェイスをサポート
  • XNUMXギガビットNICのサポート:発散-集約DMA、GMII、RGMII、SGMIIインターフェース
  • それぞれ最大2.0ノードをサポートする12つのUSBXNUMXOTGインターフェイス
  • 2.0つのCANXNUMXBバスインターフェース
  • XNUMX枚のSDカード、SDIO、MMC互換コントローラー
  • 2つのSPI、2つのUART、2つのI2Cインターフェース
  • 4ビットGPIOの32ペア、PSシステムIOとして54(32 + 22)、PLに接続された64
  • PS内およびPSからPLへの高帯域幅接続

PLロジック部分の主なパラメータは次のとおりです。

  • ロジックセル:85K
  • ルックアップテーブル(LUT):53,200
  • ビーチサンダル:106,400
  • 18x25MACC:220
  • ブロックRAM:4.9Mb
  • オンチップボリューム用のXNUMXつのADコンバータtage、温度検出および最大17の外部差動入力チャネル、1MBPS XC7Z020-2CLG400Iチップ速度グレードは-2、工業用グレード、パッケージはBGA400、ピンピッチは0.8mmZYNQ7000シリーズの特定のチップモデル定義を図2-に示します。 2

ALINX-ZYNQ-FPGA-開発-ボード-AC7Z020-3DDR3メモリ

FPGAコアボードAC7Z020には、512つのMicron 3MB DDR41 SDRAMチップ、モデルMT257K16M107TW-5(Hynix H4TQ63G3AFR-PBIと互換性があります)が搭載されています。 DDR32SDRAMの合計バス幅は3ビットです。 DDR533 SDRAMは、1066MHz(データレート3Mbps)の最大速度で動作します。 DDR502メモリシステムは、ZYNQプロセッシングシステム(PS)のBANK3のメモリインターフェイスに直接接続されています。 DDR3SDRAMの具体的な構成を以下の表1-XNUMXに示します。

ビット番号 チップモデル 容量 工場
U8、U9 MT41K256M16TW-107 256Mx16ビット ミクロン

DDR3のハードウェア設計では、シグナルインテグリティを厳密に考慮する必要があります。 DDR3の高速で安定した動作を保証するために、回路設計とPCB設計において、整合抵抗/端子抵抗、トレースインピーダンス制御、およびトレース長制御を十分に考慮しました。 DDR3DRAMのハードウェア接続を図3-1に示します。 ALINX-ZYNQ-FPGA-開発-ボード-AC7Z020-4ALINX-ZYNQ-FPGA-開発-ボード-AC7Z020-5

DDR3DRAMピンの割り当て

信号名 ZYNQピン名 ZYNQピン番号
DDR3_DQS0_P PS_DDR_DQS_P0_502 C2
DDR3_DQS0_N PS_DDR_DQS_N0_502 B2
DDR3_DQS1_P PS_DDR_DQS_P1_502 G2
DDR3_DQS1_N PS_DDR_DQS_N1_502 F2
DDR3_DQS2_P PS_DDR_DQS_P2_502 R2
DDR3_DQS2_N PS_DDR_DQS_N2_502 T2
DDR3_DQS3_P PS_DDR_DQS_P3_502 W5
DDR3_DQS4_N PS_DDR_DQS_N3_502 W4
DDR3_D0 PS_DDR_DQ0_502 C3
DDR3_D1 PS_DDR_DQ1_502 B3
DDR3_D2 PS_DDR_DQ2_502 A2
DDR3_D3 PS_DDR_DQ3_502 A4
DDR3_D4 PS_DDR_DQ4_502 D3
DDR3_D5 PS_DDR_DQ5_502 D1
DDR3_D6 PS_DDR_DQ6_502 C1
DDR3_D7 PS_DDR_DQ7_502 E1
DDR3_D8 PS_DDR_DQ8_502 E2
DDR3_D9 PS_DDR_DQ9_502 E3
DDR3_D10 PS_DDR_DQ10_502 G3
DDR3_D11 PS_DDR_DQ11_502 H3
DDR3_D12 PS_DDR_DQ12_502 J3
DDR3_D13 PS_DDR_DQ13_502 H2
DDR3_D14 PS_DDR_DQ14_502 H1
DDR3_D15 PS_DDR_DQ15_502 J1
DDR3_D16 PS_DDR_DQ16_502 P1
DDR3_D17 PS_DDR_DQ17_502 P3
DDR3_D18 PS_DDR_DQ18_502 R3
DDR3_D19 PS_DDR_DQ19_502 R1
DDR3_D20 PS_DDR_DQ20_502 T4
DDR3_D21 PS_DDR_DQ21_502 U4
DDR3_D22 PS_DDR_DQ22_502 U2
DDR3_D23 PS_DDR_DQ23_502 U3
DDR3_D24 PS_DDR_DQ24_502 V1
DDR3_D25 PS_DDR_DQ25_502 Y3
DDR3_D26 PS_DDR_DQ26_502 W1
DDR3_D27 PS_DDR_DQ27_502 Y4
DDR3_D28 PS_DDR_DQ28_502 Y2
DDR3_D29 PS_DDR_DQ29_502 W3
DDR3_D30 PS_DDR_DQ30_502 V2
DDR3_D31 PS_DDR_DQ31_502 V3
DDR3_DM0 PS_DDR_DM0_502 A1
DDR3_DM1 PS_DDR_DM1_502 F1
DDR3_DM2 PS_DDR_DM2_502 T1
DDR3_DM3 PS_DDR_DM3_502 Y1
DDR3_A0 PS_DDR_A0_502 N2
DDR3_A1 PS_DDR_A1_502 K2
DDR3_A2 PS_DDR_A2_502 M3
DDR3_A3 PS_DDR_A3_502 K3
DDR3_A4 PS_DDR_A4_502 M4
DDR3_A5 PS_DDR_A5_502 L1
DDR3_A6 PS_DDR_A6_502 L4
DDR3_A7 PS_DDR_A7_502 K4
DDR3_A8 PS_DDR_A8_502 K1
DDR3_A9 PS_DDR_A9_502 J4
DDR3_A10 PS_DDR_A10_502 F5
DDR3_A11 PS_DDR_A11_502 G4
DDR3_A12 PS_DDR_A12_502 E4
DDR3_A13 PS_DDR_A13_502 D4
DDR3_A14 PS_DDR_A14_502 F4
DDR3_BA0 PS_DDR_BA0_502 L5
DDR3_BA1 PS_DDR_BA1_502 R4
DDR3_BA2 PS_DDR_BA2_502 J5
DDR3_S0 PS_DDR_CS_B_502 N1
DDR3_RAS PS_DDR_RAS_B_502 P4
DDR3_CAS PS_DDR_CAS_B_502 P5
DDR3_WE PS_DDR_WE_B_502 M5
DDR3_ODT PS_DDR_ODT_502 N5
DDR3_リセット PS_DDR_DRST_B_502 B4
DDR3_CLK0_P PS_DDR_CKP_502 L2
DDR3_CLK0_N PS_DDR_CKN_502 M2
DDR3_CKE PS_DDR_CKE_502 N3

QSPIフラッシュ

FPGAコアボードAC7Z020には256MBitQuad-SPIFLASHチップが25つ搭載されており、フラッシュモデルはW256Q3.3FVEIで、XNUMXVCMOSvolを使用しています。tage標準。 QSPI FLASHは不揮発性であるため、システムのブートイメージを保存するためのシステムのブートデバイスとして使用できます。 これらのイメージには主にFPGAビットが含まれます files、ARMアプリケーションコード、およびその他のユーザーデータ files。 QSPIFLASHの特定のモデルと関連パラメーターを表4-1に示します。

位置 モデル 容量 工場
15代 W25Q256FVEI 32Mバイト ウィンボンド

QSPI FLASHは、ZYNQチップのPSセクションにあるBANK500のGPIOポートに接続されています。 システム設計では、これらのPSポートのGPIOポート機能をQSPIFLASHインターフェイスとして構成する必要があります。 図4-1に、回路図のQSPIフラッシュを示します。 ALINX-ZYNQ-FPGA-開発-ボード-AC7Z020-6

チップピン割り当てを構成する

信号名 ZYNQピン名 ZYNQピン番号
QSPI_SCK PS_MIO6_500 A5
QSPI_CS PS_MIO1_500 A7
QSPI_D0 PS_MIO2_500 B8
QSPI_D1 PS_MIO3_500 D6
QSPI_D2 PS_MIO4_500 B7
QSPI_D3 PS_MIO5_500 A6

クロック構成

AC7Z020コアボードはPSシステムにアクティブクロックを提供するため、PSシステムは独立して動作できます。 PSシステムクロックソースZYNQチップは、コアボード上のX33.333333クリスタルを介してPS部分に1MHzのクロック入力を提供します。 クロック入力は、ZYNQチップBANK500のPS_CLK_500ピンに接続されています。 その概略図を図2-5-1に示します。ALINX-ZYNQ-FPGA-開発-ボード-AC7Z020-7

クロックピンの割り当て

信号名 ZYNQピン
PS_CLK_500 E7

電源

電源電圧tagAC7Z020コアボードのeはDC5Vで、キャリアボードを接続して供給されます。 さらに、BANK34とBANK35の電力もキャリアボードを介して提供されます。 コアボードの電源設計の概略図を図2-6-1に示します。 ALINX-ZYNQ-FPGA-開発-ボード-AC7Z020-8

FPGA開発ボードは+5Vで駆動され、1.0つのDC /DC電源チップを介して+1.8V、+ 1.5V、+ 3.3V、+1.0Vの6つの電源に変換されます。 + 1.8Vの出力電流は1.5A、+ 3V、+ 3.3Vの出力電流は500A、+29Vの出力電流は4mAに達する可能性があります。 J34には、FPGABANK35およびBANK3.3に電力を供給するための34つのピンもあります。 デフォルトは35Vです。 ユーザーは、バックプレーンのVCCIO34とVCCIO35を変更することにより、BANK1.5とBANKXNUMXの電力を変更できます。 XNUMXVはVTTおよびVREFvolを生成しますtagTIのTPS3を介してDDR51206で必要とされます。 次の表に、各配電の機能を示します。

電源 関数
+1.0V ZYNQPSおよびPLセクションコアボリュームtage
+1.8V ZYNQPSおよびPL部分補助ボリュームtage

BANK501 IO ボリュームtage

+3.3V VCCIO、QSIP FLASH、ZYNQ Bank0、Bank500、Bank13のクロッククリスタル
+1.5V DDR3、ZYNQ Bank501
VREF、VTT(+ 0.75V) DDR3
VCCIO34 / 35 Bank34、Bank35

ZYNQ FPGAの電源には電源投入シーケンスの要件があるため、回路設計では、チップの電力要件に従って設計しました。 電源投入シーケンスは、チップの正常な動作を保証するための+ 1.0V-> + 1.8V->(+ 1.5 V、+ 3.3V、VCCIO)回路設計です。 BANK34とBANK35のレベル基準は、キャリアボードから供給される電源によって決定されるため、最高値は3.3Vです。 コアボードにVCCIO34およびVCCIO35電力を供給するようにキャリアボードを設計する場合、電源投入シーケンスは+5Vより遅くなります。

AC7Z010コアボードのサイズ寸法ALINX-ZYNQ-FPGA-開発-ボード-AC7Z020-9

ボード間コネクタのピン割り当て

コアボードには、合計120つの高速拡張ポートがあります。 29つの30ピンボード間コネクタ(J0.5 / J29)を使用してキャリアボードに接続します。 ボードとボードのコネクタのPIN間隔は5mmで、そのうちJXNUMXはXNUMXV電源、VCCIO電源入力、一部のIO信号、およびJに接続されています。TAG 信号を送信し、J30は残りのIO信号とMIOに接続されます。 BANK34とBANK35のIOレベルは、コネクタのVCCIO入力を調整することで変更できます。最高レベルは3.3Vを超えません。 私たちが設計したAX7Z010キャリアボードはデフォルトで3.3Vです。 BANK13のIOは、AC7Z020コアボードでは使用できないことに注意してください。
ボードからボードコネクタへのピン割り当てJ29

J29ピン 信号名 ZYNQピン J29ピン 信号名 ZYNQピン
1 VCC5V 2 VCC5V
3 VCC5V 4 VCC5V
5 VCC5V 6 VCC5V
7 VCC5V 8 VCC5V
9 グランド 10 グランド
11 VCCIO_34 12 VCCIO_35
13 VCCIO_34 14 VCCIO_35
15 VCCIO_34 16 VCCIO_35
17 VCCIO_34 18 VCCIO_35
19 グランド 20 グランド
21 IO34_L10P バージョン15 22 IO34_L7P Y16
23 IO34_L10N W15 24 IO34_L7N Y17
25 IO34_L15N 20代 26 IO34_L17P Y18
27 IO34_L15P T20 28 IO34_L17N Y19
29 グランド 30 グランド
31 IO34_L9N 17代 32 IO34_L8P W14
33 IO34_L9P T16 34 IO34_L8N Y14
35 IO34_L12N 19代 36 IO34_L3P 13代
37 IO34_L12P 18代 38 IO34_L3N バージョン13
39 グランド 40 グランド
41 IO34_L14N P20 42 IO34_L21N バージョン18
43 IO34_L14P 20円 44 IO34_L21P バージョン17
45 IO34_L16N W20 46 IO34_L18P バージョン16
47 IO34_L16P バージョン20 48 IO34_L18N W16
49 グランド 50 グランド
51 IO34_L22N W19 52 IO34_L23P 17円
53 IO34_L22P W18 54 IO34_L23N P18
55 IO34_L20N R18 56 IO34_L13N P19
57 IO34_L20P T17 58 IO34_L13P 18円
59 グランド 60 グランド
61 IO34_L19N R17 62 IO34_L11N 15代
63 IO34_L19P R16 64 IO34_L11P 14代
65 IO34_L24P P15 66 IO34_L5N T15
67 IO34_L24N P16 68 IO34_L5P T14
69 グランド 70 グランド
71 IO34_L4P バージョン12 72 IO34_L2N 12代
73 IO34_L4N W13 74 IO34_L2P T12
75 IO34_L1P T11 76 IO34_L6N R14
77 IO34_L1N T10 78 IO34_L6P P14
79 グランド 80 グランド
81 IO13_L13P Y7 82 IO13_L21P バージョン11
83 IO13_L13N Y6 84 IO13_L21N バージョン10
85 IO13_L11N V7 86 IO13_L14N Y8
87 IO13_L11P U7 88 IO13_L14P Y9
89 グランド 90 グランド
91 IO13_L19N U5 92 IO13_L22N W6
93 IO13_L19P T5 94 IO13_L22P V6
95 IO13_L16P W10 96 IO13_L15P V8
97 IO13_L16N W9 98 IO13_L15N W8
99 グランド 100 グランド
101 IO13_L17P U9 102 IO13_L20P Y12
103 IO13_L17N U8 104 IO13_L20N Y13
105 IO13_L18P W11 106 IO13_L12N 10代
107 IO13_L18N Y11 108 IO13_L12P T9
109 グランド 110 グランド
111 FPGA_TCK F9 112 VP K9
113 FPGA_TMS J6 114 VN L10
115 FPGA_TDO F6 116 PS_POR_B C7
117 FPGA_TDI G6 118 FPGA_DONE R11

ボードからボードコネクタへのピン割り当てJ30 

J30ピン 信号名 ZYNQピン J30ピン 信号名 ジンク

ピン

1 IO35_L1P C20 2 IO35_L15N F20
3 IO35_L1N B20 4 IO35_L15P F19
5 IO35_L18N G20 6 IO35_L5P E18
7 IO35_L18P G19 8 IO35_L5N E19
9 グランド T13 10 グランド T13
11 IO35_L10N J19 12 IO35_L3N D18
13 IO35_L10P K19 14 IO35_L3P E17
15 IO35_L2N A20 16 IO35_L4P D19
17 IO35_L2P B19 18 IO35_L4N D20
19 グランド T13 20 グランド T13
21 IO35_L8P M17 22 IO35_L9N L20
23 IO35_L8N M18 24 IO35_L9P L19
25 IO35_L7P M19 26 IO35_L6P F16
27 IO35_L7N M20 28 IO35_L6N F17
29 グランド T13 30 グランド T13
31 IO35_L17N H20 32 IO35_L16N G18
33 IO35_L17P J20 34 IO35_L16P G17
35 IO35_L19N G15 36 IO35_L13N H17
37 IO35_L19P H15 38 IO35_L13P H16
39 グランド T13 40 グランド T13
41 IO35_L12N K18 42 IO35_L14N H18
43 IO35_L12P K17 44 IO35_L14P J18
45 IO35_L24N J16 46 IO35_L20P K14
47 IO35_L24P K16 48 IO35_L20N J14
49 グランド T13 50 グランド T13
51 IO35_L21N 16円 52 IO35_L11P L16
53 IO35_L21P 15円 54 IO35_L11N L17
55 IO35_L22N L15 56 IO35_L23P M14
57 IO35_L22P L14 58 IO35_L23N M15
59 グランド T13 60 グランド T13
61 PS_MIO22 B17 62 PS_MIO50 B13
63 PS_MIO27 D13 64 PS_MIO45 B15
65 PS_MIO23 D11 66 PS_MIO46 D16
67 PS_MIO24 A16 68 PS_MIO41 C17
69 グランド T13 70 グランド T13
71 PS_MIO25 F15 72 PS_MIO7 D8
73 PS_MIO26 A15 74 PS_MIO12 D9
75 PS_MIO21 F14 76 PS_MIO10 E9
77 PS_MIO16 A19 78 PS_MIO11 C6
79 グランド T13 80 グランド T13
81 PS_MIO20 A17 82 PS_MIO9 B5
83 PS_MIO19 D10 84 PS_MIO14 C5
85 PS_MIO18 B18 86 PS_MIO8 D5
87 PS_MIO17 E14 88 PS_MIO0 E6
89 グランド T13 90 グランド T13
91 PS_MIO39 C18 92 PS_MIO13 E8
93 PS_MIO38 E13 94 PS_MIO47 B14
95 PS_MIO37 A10 96 PS_MIO48 B12
97 PS_MIO28 C16 98 PS_MIO49 C12
99 グランド T13 100 グランド T13
101 PS_MIO35 F12 102 PS_MIO52 C10
103 PS_MIO34 A12 104 PS_MIO51 B9
105 PS_MIO33 D15 106 PS_MIO40 D14
107 PS_MIO32 A14 108 PS_MIO44 F13
109 グランド T13 110 グランド T13
111 PS_MIO31 E16 112 PS_MIO15 C8
113 PS_MIO36 A11 114 PS_MIO42 E12
115 PS_MIO29 C13 116 PS_MIO43 A9
117 PS_MIO30 C15 118 PS_MIO53 C11
119 QSPI_D3_PS_MIO5 A6 120 QSPI_D2_PS_MIO4 B7

 

ドキュメント / リソース

ALINXZYNQFPGA開発ボードAC7Z020 [pdf] ユーザーマニュアル
ZYNQ FPGA開発ボードAC7Z020、ZYNQ FPGA開発ボード、ボードAC7Z020

参考文献

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