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

天猫米联客旗舰店：https://milianke.tmall.com

京东米联客旗舰店：https://milianke.jd.com/

官方淘宝1店：https://milianke.taobao.com

 

销售电话：18921033576

 

公司地址：常州溧阳总部：常州溧阳市天目云谷3#楼北201B/201C

南京研发基地：南京市栖霞区仙林大道181号5幢2220/2221

10视频

目前官方课程视频站正在筹建中，在线视频观看地址:https://www.uisrc.com/video.html