米联客-ZYNQ-MZ7100核心模块硬件手册

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

MZ7100核心板硬件参数
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
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
千兆以太网	PS 端 1 路千兆网 RJ45接口
USB OTG	核心板集成1路 USB OTG芯片
USB 串口	核心板集成1路 USB 转串口芯片
JTAG接口	核心板引出了JTAG调试接口
PS-IO	引出2个MIO到连接器
PL-IO	207个IO 其中可以实现86对差分IO支持ADJ电压可调(修改核心板ADJ电阻)
电源输入	核心模块	5V@6A
电源输入	功能底板	12V@3A
连接型号	核心模块	广濑 FX8-140P-SV92 2个 FX8-100P-SV92 2个
	功能底板	广濑 FX8-140S-SV92 2个 FX8-100S-SV92 2个
外形尺寸	核心模块	80mm*68mm
	核心板和功能底板连接器合高	3mm

3核心模块

4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。

SDIO接口引出到了核心板连接器上。