MZ7100FA/MZ7100FB开发平台硬件手册
1产品概述
自2018年MZ7100系列开发平台发布以来,MZ7100系列开发平台和核心模块经过多次迭代升级,在工业自动化、水利电力控制设备、医疗图像设备等领域广泛应用,产品性能接受了广大客户的检验,稳定可靠。2021年因芯片普遍紧缺涨价,MZ7100核心模块再次升级以确保供货稳定和降低用户的使用成本。
2硬件参数概述
MZ7100FA/FB硬件参数 | ||
SOC型号 | XC7Z100FFG900-2I | |
ARM主要参数 | Cortex-A9 双核主频 800M | |
FPGA主要参数 | 型号 | XC7Z100FFG900-2I |
架构 | Kintex7 | |
速度等级 | -2 | |
逻辑单元(Logic Cells) | 444K | |
查找表(LUTs) | 277400 | |
Block RAM(#36kb Blocks) | 26.5Mb | |
DSP(DSP slices) | 2020 | |
触发器(Flip-flops) | 554800 | |
XADC | 1路(和GPIO复用) | |
GTX | 16对,单路最大支持 10.3125Gbps | |
核心电源 | 1.0V电源最大输出30A | |
PS DDR | DDR3L 1GB 1066MHZ*32bits | |
PL DDR | DDR3L 1GB 1600MHZ*32bits | |
EMMC | 8GB/4GB | |
SD卡 | 1路TF卡接口 | |
FLASH | 256bit QSPI-Flash(2片128Mbit QPSI) 8bit数据位宽 | |
PS晶振 | 33.3333MHZ(核心模块上) | |
PL晶振 | 100MHZ(核心模块上) | |
GTX晶振 | 核心板上集成了具有通过模式开关修改时钟频率的可编程时钟 | |
SFP+ | 4路 SFP+接口,单路最大支持 10.3125Gbps | |
PCIE接口 | PCIE2.0 X8 | |
SATA | MZ7100FA 2路SATA MZ7100FB 无SATA | |
SMA | 引出一组GTX到SMA用于调试,MZ7100FB无SMA | |
千兆以太网 | PS 端 1 路千兆网 RJ45接口 | |
HDMI | 1 路 HDMI 输出,支持 DVI1.0/HDMI1.0协议,最大输出1080@60fps | |
USB HOST | 4 路 USB HOST,可接 USB 外设 | |
USB 串口 | 底板 1 路 USB 转串口,MicroUSB接口 | |
EEPROM | 1路24LC02 | |
RTC | 1路DS1337 | |
按键 | 底板 4 个 | |
LED | 底板 4 个 | |
JTAG接口 | 1路使用下载器进行调试和下载 | |
FEP扩展IO | FEP高速扩展接口,HR BANK,144GPIO/72对差分,修改核心模块ADJ电阻调整电压 | |
电源输入 | 核心模块 | 5V@3A |
功能底板 | 12V@2A | |
连接型号 | 核心模块 | 广濑 FX8-140P-SV92 2个 FX8-100P-SV92 2个 |
底板 | 广濑 FX8-140S-SV92 2个 FX8-100S-SV92 2个 | |
FEP-底板 | 泰科5177983 | |
FEP-子卡 | 泰科5177984 | |
外形尺寸 | 核心模块 | 80mm*68mm |
功能底板 | 200mm*120mm | |
核心板和功能底板连接器合高 | 3mm | |
FEP子卡连接器合高 | 8mm |
3核心模块
4功能底板
5硬件详细描述
1:ZYNQ SOC
核心模块搭载了一颗 XILINX 可编程 SOC芯片XC7Z100FFG900-2I。该芯片集成了ARM Cortex-A9 双核CPU以及可编程逻辑单元,同时具备了硬件编程和软件编程功能。
SOC型号 | XC7Z100FFG900-2I | ||
ARM主要参数 | Cortex-A9 双核主频 800M | ||
FPGA主要参数 | 型号 | XC7Z100FFG900-2I | |
架构 | Kintex7 | ||
速度等级 | -2 | ||
逻辑单元(Logic Cells) | 444K | ||
查找表(LUTs) | 277400 | ||
Block RAM(#36kb Blocks) | 26.5Mb | ||
DSP(DSP slices) | 2020 | ||
触发器(Flip-flops) | 554800 | ||
XADC | 1路(和GPIO复用) | ||
GTX | 16对,单路最大支持 10.3125Gbps | ||
核心板引出IO | PS-MIO | 2个(MIO50、MIO51) | |
PL- IO | 207个其中可以做86对差分 |
2:DDR内存
核心模块搭载了4片镁光(Micron)DDR3L内存。2片与ZYNQ的PS内存接口相连;另外2片与 FPGA 的 PL 连接,用户可通过MIG访问 PL 部分的内存。
单片DDR内存大小是 512MB ,数据接口是16bit。PS 端2片内存组成32bit数据接口,内存大小1GB,内存数据主频 高达 1066MHZ,数据带宽可达 1066MHz*32bit。PL 端 2 片内存组成 32bit 数据接口,内存大小1GB,内存数据主频高达1600MHZ,数据带宽可达 1600MHz*32bit。
注意:由于 Vivado 软件中 DDR 的型号不全,为兼容核心模块使用的 DDR,使用软件时,选择MT41K256M16 RE-125,核心模块根据市场供货,以及商业及工业级会选用以下几种型号进行量产:
MT41K256M16TW-107:P(商业级DDR 用于商业级核心模块)
MT41K256M16TW-107 IT:P(工业级DDR 用于工业级核心模块)
MT41K256M16TW-107AAT:P (车规级DDR 用于工业级核心模块)
2-1:PS DDR原理图
PS DDR无需进行PIN脚约束,使用的时候只需要对ZYNQ IP的DDR配置部分正确设置相关参数。
2-2:PL DDR原理图
PL部分DDR需要使用到MIG配置,PIN脚约束需要在MIG中定义。通过阅读原理图,可以快速正确定位FPGA的PIN脚号,比如PL-DDR3-D29对应于FPGA的J4脚,PL-DDR3-D25对应于FPGA的J3脚。
3:QSPI
采用2片4QSPI FLASH可用于保存数据和代码。
主要技术参数:单片FLASH 128Mbit 2片共256Mbit
-加载模式采用x8支持
-最高时钟104 MHz, MIZ7100 rates @ 100 MHz 8bit 模式下可以达到 800Mbs
-工作于 3.3V
-为了正确使用 QSPI FLASH 工作于 8bit 模式, MIO[1:0,8]需要被正确设置。 MIO[8]需要通过 一个 20K 的上电阻上拉到 3.3V,让FLASH 可以工作于反馈模式。 Zynq 只支持 24bit 的寻址 空间,256Mb 是通过内部 bank 的切换实现全部访问。
注意:核心板模块的QSPI FLASH型号根据市场货源而定,客户购买板卡的时候如果需要知道型号可以问下客服,一般编程可以不需要知道型号。
PS部分的FLASH IO在ZYNQ IP中配置,通过阅读原理图,可以快速正确定位QSPI FLASH 的MIO的位置。
4:EMMC
核心板焊接了4GB/8GB大容量的 EMMC,MZ7100核心板上的EMMC通过EMIO 连接到了ZYNQ 的 PS 端接口,接口采用 SD 模式,由于使用EMIO最高速度20M。EMMC 具备体积小,容量大,使用方便,速度快等优点。由于直接焊接在核心板上,因此可以使用在震动或者环境相对恶劣的场合。
注意:EMMC根据应用场合供货情况会选择不同的兼容型号目前已经量产过的EMMC型号如下:
KLM8G1GEME-B041(商业级EMMC用于商业级核心模块)
MTFC8GAKAJCN-4M(工业级EMMC用于工业级级核心模块)
KLMBG4GEUF-B04P(车规级EMMC用于工业级级核心模块)
KLMBG4GEUF-B04Q(车规级EMMC用于工业级级核心模块)
PS部分的SDIO IO在ZYNQ IP中配置,通过阅读原理图,可以快速正确定位EMMC所在的SDIO1的MIO的位置。
5:SD接口
开发板 TF-CARD与主芯片PS部分连接,支持SDIO 模式。TF-CARD 可以用来保存数据和程序, 如 LIUNX 操作系统。PS 部分相关的引脚是 MIO[40-46],MIO14为TF卡检测信号。 TF卡由于没有写保护功能,因此写保护不起作用。由于TF卡工作在3.3V ,而MZ7100工作于1.8V,因此使用了TXS02612作为电平桥接芯片。
PS部分的SDIO IO在ZYNQ IP中配置,通过阅读原理图,可以快速正确定位TF卡所在的SDIO0的MIO的位置。
6:PS系统时钟
对于PS的系统输入时钟只需要在ZYNQ IP核中正确设置时钟频率,不需要进行PIN脚约束。
7:PL时钟
PL一路时钟接到BANK35的E16和E15脚,由于BANK35是1.8V BANK 所以定义FPGA IO的时候可以使用LVDS电平约束。
8:GTX时钟
核心板上集成了具有通过模式开关修改时钟频率的可编程时钟,分别接到了MGT110_CLK1和MGT111_CLK1
9:上电复位
开发平台上电复位信号是 PS_POR_B,此复位信号接到上DDR电源的PGOOD脚。
开发平台外部复位信号是 PS_RST,此复位信号接到功能底板的按键输入。
10:模式开关
模式开关在核心板上,通过设置模式开光,可以实现JTAG模式、SD卡模式、QSPI模式的切换(只有新版本核心板支持,老版本的核心板只支持SD模式和QSPI模式,老版本使用JTAG的时候设置到SD卡模式并拔掉SD卡)
模式 | SW-PIN1 | SW-PIN2 |
JTAG | ON | ON |
SD | OFF | OFF |
QSPI | ON | OFF |
11:PS以太网
以太网芯片集成在核心模块上,可以简化用户板卡的布线难度,降低用户板卡的硬件成本。
PS部分以太网RGMII接口在ZYNQ IP中配置,通过阅读原理图,可以快速正确定位以RGMII接口所在的ETH0的MIO的位置。
以太网的RJ-45接口在功能底板上
12:USB2.0接口
OTG芯片采用TUSB1210_QFN32,已经集成在核心模块上。
PS部分USB2.0 OTG接口在ZYNQ IP中配置,通过阅读原理图,可以快速正确定位USB2.0 OTG接口所在USB0的MIO的位置。
在功能底板上通过HUB芯片扩展4路USB2.0 HOST接口
每一路USB接口都具备过流保护功能
13:USB串口
ZYNQ ARM UART1通过CP2104 USB转串口芯片实现和电脑通信,用于信息调试。
PS部分UART串口在ZYNQ IP中配置,通过阅读原理图,可以快速正确定位以UART USB串口接口所在的UART1的MIO的位置。
读者需要注意,这的UART_TXD 实际上是数据从UART芯片发送到ZYNQ芯片,UART_RXD数据是从ZYNQ芯片发送到UART芯片。
MZ7100核心板串口稳定,可以直接使用核心板连接器上的UART_D_P和UART_D_N引出到功能底板使用,简化功能底板的设计。
在底板上的接口
14:HDMI接口
功能底板的HDMI输出接口直接由FPGA驱动,支持最大1080@60fps输出。
功能底板的原理图中,为了快速直观定位到FPGA的PIN脚,在定义的功能网络部分有具体的FPGA PIN脚号。如下图所示,HDMI1_FPGA_D0_P 对应于FPGA的D15,HDMI1_FPGA_D0_N对应于FPGA的D14。
15:SFP+光口
XC7Z100-2FFG900I共用4组共16对GTX接口。MZ7100FA中,其中MGT110用于SFP+光通信接口,最大支持速率10.3125Gbps.
在功能底板上,MGT110引出到SFP+接口
16:SATA接口和SMA(7100FB不具有)
对于MZ7100FA,MGT_109 BANK的2组GT用于接到SATA用于连接到SATA接口,注意我们米联客不提供SATA IP和测试demo。而对于MZ7100FB MGT_109 BANK的GTX IO引出到了FEP上,可以完成3GSDI ,NVME存储卡的功能实现。
另外2组接到SMA
17:PCIE接口
PCIE金手指,使用X8模式,把模式开关的第三脚切换到ON
XC7Z100-2FFG900I共用4组共16对GTX接口。MZ7100FA中,其中MGT111和MGT112用于PCIE通信,最大物理速度为5Gbps*8
18:EEPROM
19:RTC时钟DS1337
I2C采用的BANK35的IO默认是1.8V需要通过TXS0108实现电平转换
20:按键
在功能底板上有4个按键,其中SW1 和SW2分别接到了FPGA的BANK34的H11 和G11脚,SW3接到了PS 的MIO51
21:LED
在功能底板上有5个LED,其中LD1~ LD4分别接到了FPGA BANK35的E13、E12、F13和H13脚
22:JTAG接口
核心板上JTAG接口
功能底板上JTAG接口
注意JTAG接口不支持热插拔,尤其是很多电源的大地没接好,导致了电平不一致,损坏JTAG接口。建议可以先插入JTAG然后再把USB接口插入到电脑,因为USB接口是支持热插拔的,这样最大程度避免JTAG的损坏。
23:FEP高速扩展接口
FEP高速扩展接口可以用于单端IO的通信,单端IO最高250M,也可以用于LVDS的通信,也可以满足GTX 5G以下的通信。对于MZ7100FA,FEP的扩展接口也是核心板上的ADJ BANK,通过修改ADJ BANK电压可以满足多种应用场合。
原理图红色部分为全局时钟IO,绿色部分是局部时钟IO
以下为MZ7100FA的FEP1A IO定义
以下为MZ7100FB的FEP1A IO定义,相比MZ7100FA多了4对GTX
24:电源管理
24-1:核心板电源管理
24-2:功能底板电源
外设电源应该晚于核心板的电源启动,这里使用了核心板的3.3V使能功能底板的3.3V
25:散热片
定制散热片,强劲散热。
6 ZYNQ-XC7Z100-FFG900 BANK 分别
7技术支持
技术支持形式包括米联客社区、QQ群、微信、电话、公众号等,但是不限于以上方式。
米联客官方社区:www.uisrc.com
米联客社区FPGA/SOC QQ群:
群1:516869816 群2:543731097
群3:86730608 群4:34215299
技术微信:18951232035
技术电话:18951232035
官方微信公众号:
8售后
1、7天无理由退货(人为原因除外)
2、质保期限:本司产品自快递签收之日起,提供一年质保服务(主芯片,比如FPGA 或者CPU等除外)。
3、维修换货,需提供淘宝订单编号或合同编号,联系销售/技术支持安排退回事宜。
售后维修请登录工单系统:https://www.uisrc.com/plugin.php?id=x7ree_service
4、以下情形不属于质保范畴。
A:由于用户使用不当造成板子的损坏:比如电压过高造成的开发板短路,自行焊接造成的焊盘脱落、铜线起皮 等
B:用户日常维护不当造成板子的损坏:比如放置不当导致线路板腐蚀、基板出现裂纹等
5、质保范畴外(上方第4条)及质保期限以外的产品,本司提供有偿维修服务。维修仅收取器件材料成本,往返运 费全部由客户承担。
6、寄回地址,登录网页获取最新的售后地址:https://www.uisrc.com/t-1982.html
9销售
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