外观
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芯驿电子科技(上海)有限公司 基于AMD KINTEX-7开发平台的开发板(型号:AX7325B)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AX7325B FPGA开发平台使用AMD的KINTEX-7芯片XC7K325的解决方案,FPGA开发板挂载了4片512MB的高速DDR3 SDRAM芯片,另外板上带有一个SODIMM接口用于扩展DDR3的内存条。FPGA芯片配置使用1片128Mb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PCIex8 接口、4路10G SFP光纤接口、1路40G的QSFP+光纤接口、1路UART串口接口、1路SD卡接口、1个FMC扩展接口、一个40针的扩展口等等。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FPGA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FPGA开发的学生、工程师等群体。

图0-0 AX7325B开发板
一、开发板简介
在这里,对这款AX7325B FPGA开发平台进行简单的功能介绍。
AX7325B开发板主要由KINTEX-7的主芯片,4个DDR3,1个内存条SODIMM接口,1个QSPI FLASH和一些外设接口组成。开发板采用AMD公司的KINTEX-7系列的芯片,型号为XC7K325TFFG900。在FPGA芯片的HP端口上连接了4片DDR3存储芯片,每片DDR3容量高达512M字节,组成64位的数据带宽。在FPGA的HR端口上连接了一个SODIMM接口,可以装配64位的DDR3内存条。1个128Mb的QSPI FLASH用来静态存储FPGA芯片的配置文件或者其它用户数据。
AX7325B开发板扩展了丰富的外围接口,其中包含1个PCIex8接口、4路10G光纤SFP接口、1路40G光纤QSFP+接口、1路UART串口接口、1路SD卡接口、1个FMC扩展接口、1个40针扩展口和一些按键LED。
下图为整个开发系统的结构示意图:

图0-1 AX7325B开发板结构图
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。
- AMD KINTEX-7 FPGA芯片XC7K325TFFG900。
- DDR3
带有四片大容量的512M字节(共2GB)高速DDR3 SDRAM。可作为FPGA的数据存储,图像分析缓存,数据处理。
- QSPI FLASH
一片128Mbit的QSPI FLASH存储芯片, 可用作FPGA芯片配置文件和用户数据的存储;
- PCIe x8接口
一路标准的PCIEx8接口用于和电脑主板的PCIE通信, 支持PCI Express 2.0标准,单通道通信速率可高达5Gbps。
- 4路SFP光纤接口
FPGA的GTX收发器的4路高速收发器连接到4个光模块的发送和接收,实现4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。
- 1路QSFP+光纤接口
FPGA的GTX收发器的4路高速收发器连接到1个QSFP+的光模块接口,实现QSFP+的光纤通信接口。光纤数据通信接收和发送的速度高达40Gb/s。
- DDR3内存条接口
1个SODIMM内存条接口用于装配DDR3内存条,接口的DDR3数据宽度为64位。内存条SODIMM接口为开发板扩展更高的存储空间和数据带宽。
- USB Uart接口
1路Uart转USB接口,用于和电脑通信,方便用户调试。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FPGA对SD卡的数据读写和存储。
- 温湿度传感器
板载一片温湿度传感器芯片LM75,用于检测板子周围环境的温度和湿度。
- FMC扩展口
1个标准的FMC LPC的扩展口,可以外接AMD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)。
- JTAG调试口
1个10针2.54mm标准的JTAG口,用于FPGA程序的下载和调试,用户可以通过AMD下载器对FPGA进行调试和下载。
- 时钟
板载总共4个差分晶振,2个为200Mhz的差分晶振,1个为156.25Mhz,另一个为125Mhz。
- LED灯
6个发光二极管LED, 1个电源指示灯;1个DONE配置指示灯;4个FPGA控制指示灯。
- 按键
2个用户按键,连接到FPGA的普通IO。
FPGA芯片
开发板使用的是AMD公司的KINTEX-7 FPGA芯片,型号为XC7K325T-2FFG900I。速度等级为2,温度等级为工业级。此型号为FGG900封装,900个引脚,引脚间距为1.0mm。AMD KINTEX-7 FPGA的芯片命名规则如下图2-1所示:

图1-1 KINTEX-7 FPGA型号命名规则定义
图2-2为开发板所用的XC7K325T芯片实物图。

图1-3 KINTEX-7 FPGA芯片实物
其中FPGA芯片XC7K325T的主要参数如下所示:
| 名称 | 具体参数 |
|---|---|
| 逻辑单元Logic Cells | 326,080 |
| 查找表(Slices) | 50,950 |
| 触发器(CLB flip-flops) | 407,600 |
| Block RAM(kb)大小 | 16,020 |
| DSP处理单元(DSP48 Slices) | 840 |
| PCIe Gen2 | 1 |
| 模数转换/XADC | 1个12bit, 1Mbps AD |
| GTP Transceiver | 16个,12.5Gb/s max |
| 速度等级 | -2 |
| 温度等级 | 工业级 |
图1-1 芯片参数
FPGA供电系统
KINTEX-7 FPGA电源有VCCINT, VCCBRAM, VCCAUX, VCCAUX_IO VCCO, VMGTAVCC和VMGTAVTT。VCCINT为FPGA内核供电引脚,需接1.0V;VCCBRAM,为FPGA Block RAM的供电引脚;接1.0V;VCCAUX和VCCAUX_IO为FPGA辅助供电引脚, 接1.8V;VCCO为FPGA的各个BANK的电压,包含BANK0,BANK12\~18, BANK32\~34,在AX7325B开发板上,BANK12\~13是连接到FMC连接器,VCCO的默认电压为2.5V,使得IO支持LVDS接口。BANK16\~18,BANK33\~35因为需要连接DDR3内存条和DDR3芯片,BANK的电压连接的是1.5V,其它BANK的电压都是3.3V。VMGTAVCC为FPGA内部GTP收发器的供电电压,接1.0V,VMGTAVTT为GTP收发器的端接电压,接1.2V。
KINTEX-7 FPGA系统要求上电顺序分别为先VCCINT供电,再是VCCBRAM, 然后是VCCAUX,最后为VCCO。如果VCCINT和VCCBRAM的电压一样,可以同时上电。断电的顺序则相反。GTP收发器的上电顺序为VCCINT, 再是VMGTAVCC, 然后是VMGTAVTT。如果VCCINT和VMGTAVCC的电压一样,可以同时上电。断电顺序刚好和上电顺序相反。
DDR3 DRAM
AX7325B开发板上配有四片Micron(美光)的512MB的DDR3芯片,型号为MT41K256M16HA-125(兼容MT41J256M16HA-125)。四片DDR3 SDRAM组成64bit的总线宽度。因为4片DDR3芯片连接到FPGA的HP口,DDR3 SDRAM的最高运行速度可达800MHz(数据速率1600Mbps),四片DDR3存储系统直接连接到了FPGA的BANK32, BANK33,BANK34的接口上。DDR3 SDRAM的具体配置如下表3-1所示。
| 位号 | 芯片型号 | 容量 | 厂家 |
|---|---|---|---|
| U9,U12,U17,U19 | MT41K256M16HA-125 或MT41J256M16HA-125 | 256M x 16bit | Micron |
表3-1 DDR3 SDRAM配置
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。
FPGA和DDR3 DRAM的硬件连接方式如图2-1所示:

图2-1 DDR3 DRAM原理图部分
图2-2为开发板的4片DDR3 DRAM实物图

图2-2 4片DDR3 DRAM实物图
4片DDR3 DRAM引脚分配:
| 信号名称 | FPGA引脚名 | FPGA引脚号 |
|---|---|---|
| DDR3_D0 | IO_L13P_T2_MRCC_32 | AD18 |
| DDR3_D1 | IO_L16N_T2_32 | AB18 |
| DDR3_D2 | IO_L14P_T2_SRCC_32 | AD17 |
| DDR3_D3 | IO_L17P_T2_32 | AB19 |
| DDR3_D4 | IO_L14N_T2_SRCC_32 | AD16 |
| DDR3_D5 | IO_L17N_T2_32 | AC19 |
| DDR3_D6 | IO_L13N_T2_MRCC_32 | AE18 |
| DDR3_D7 | IO_L18P_T2_32 | AB17 |
| DDR3_D8 | IO_L8P_T1_32 | AG19 |
| DDR3_D9 | IO_L7N_T1_32 | AK19 |
| DDR3_D10 | IO_L10P_T1_32 | AD19 |
| DDR3_D11 | IO_L7P_T1_32 | AJ19 |
| DDR3_D12 | IO_L11P_T1_SRCC_32 | AF18 |
| DDR3_D13 | IO_L8N_T1_32 | AH19 |
| DDR3_D14 | IO_L10N_T1_32 | AE19 |
| DDR3_D15 | IO_L11N_T1_SRCC_32 | AG18 |
| DDR3_D16 | IO_L1N_T0_32 | AK15 |
| DDR3_D17 | IO_L5N_T0_32 | AJ17 |
| DDR3_D18 | IO_L2N_T0_32 | AH15 |
| DDR3_D19 | IO_L4P_T0_32 | AF15 |
| DDR3_D20 | IO_L4N_T0_32 | AG14 |
| DDR3_D21 | IO_L5P_T0_32 | AH17 |
| DDR3_D22 | IO_L2P_T0_32 | AG15 |
| DDR3_D23 | IO_L1P_T0_32 | AK16 |
| DDR3_D24 | IO_L19P_T3_32 | AE15 |
| DDR3_D25 | IO_L24P_T3_32 | Y16 |
| DDR3_D26 | IO_L22P_T3_32 | AC14 |
| DDR3_D27 | IO_L20P_T3_32 | AA15 |
| DDR3_D28 | IO_L23P_T3_32 | AA17 |
| DDR3_D29 | IO_L22N_T3_32 | AD14 |
| DDR3_D30 | IO_L23N_T3_32 | AA16 |
| DDR3_D31 | IO_L20N_T3_32 | AB15 |
| DDR3_D32 | IO_L22N_T3_34 | AK6 |
| DDR3_D33 | IO_L23P_T3_34 | AJ8 |
| DDR3_D34 | IO_L22P_T3_34 | AJ6 |
| DDR3_D35 | IO_L19P_T3_34 | AF8 |
| DDR3_D36 | IO_L24N_T3_34 | AK4 |
| DDR3_D37 | IO_L23N_T3_34 | AK8 |
| DDR3_D38 | IO_L24P_T3_34 | AK5 |
| DDR3_D39 | IO_L20N_T3_34 | AG7 |
| DDR3_D40 | IO_L10P_T1_34 | AE4 |
| DDR3_D41 | IO_L8N_T1_34 | AF1 |
| DDR3_D42 | IO_L11P_T1_SRCC_34 | AE5 |
| DDR3_D43 | IO_L8P_T1_34 | AE1 |
| DDR3_D44 | IO_L12P_T1_MRCC_34 | AF6 |
| DDR3_D45 | IO_L10N_T1_34 | AE3 |
| DDR3_D46 | IO_L11N_T1_SRCC_34 | AF5 |
| DDR3_D47 | IO_L7N_T1_34 | AF2 |
| DDR3_D48 | IO_L13P_T2_MRCC_34 | AH4 |
| DDR3_D49 | IO_L16N_T2_34 | AJ2 |
| DDR3_D50 | IO_L14N_T2_SRCC_34 | AH5 |
| DDR3_D51 | IO_L13N_T2_MRCC_34 | AJ4 |
| DDR3_D52 | IO_L16P_T2_34 | AH2 |
| DDR3_D53 | IO_L17N_T2_34 | AK1 |
| DDR3_D54 | IO_L14P_T2_SRCC_34 | AH6 |
| DDR3_D55 | IO_L17P_T2_34 | AJ1 |
| DDR3_D56 | IO_L2P_T0_34 | AC2 |
| DDR3_D57 | IO_L4P_T0_34 | AC5 |
| DDR3_D58 | IO_L1N_T0_34 | AD3 |
| DDR3_D59 | IO_L6P_T0_34 | AC7 |
| DDR3_D60 | IO_L5N_T0_34 | AE6 |
| DDR3_D61 | IO_L5P_T0_34 | AD6 |
| DDR3_D62 | IO_L2N_T0_34 | AC1 |
| DDR3_D63 | IO_L4N_T0_34 | AC4 |
| DDR3_DM0 | IO_L16P_T2_32 | AA18 |
| DDR3_DM1 | IO_L12P_T1_MRCC_32 | AF17 |
| DDR3_DM2 | IO_L6P_T0_32 | AE16 |
| DDR3_DM3 | IO_L24N_T3_32 | Y15 |
| DDR3_DM4 | IO_L20P_T3_34 | AF7 |
| DDR3_DM5 | IO_L7P_T1_34 | AF3 |
| DDR3_DM6 | IO_L18P_T2_34 | AJ3 |
| DDR3_DM7 | IO_L1P_T0_34 | AD4 |
| DDR3_DQS0_P | IO_L15P_T2_DQS_32 | Y19 |
| DDR3_DQS0_N | IO_L15N_T2_DQS_32 | Y18 |
| DDR3_DQS1_P | IO_L9P_T1_DQS_32 | AJ18 |
| DDR3_DQS1_N | IO_L9N_T1_DQS_32 | AK18 |
| DDR3_DQS2_P | IO_L3P_T0_DQS_32 | AH16 |
| DDR3_DQS2_N | IO_L3N_T0_DQS_32 | AJ16 |
| DDR3_DQS3_P | IO_L21P_T3_DQS_32 | AC16 |
| DDR3_DQS3_N | IO_L21N_T3_DQS_32 | AC15 |
| DDR3_DQS4_P | IO_L21P_T3_DQS_34 | AH7 |
| DDR3_DQS4_N | IO_L21N_T3_DQS_34 | AJ7 |
| DDR3_DQS5_P | IO_L9P_T1_DQS_34 | AG4 |
| DDR3_DQS5_N | IO_L9N_T1_DQS_34 | AG3 |
| DDR3_DQS6_P | IO_L15P_T2_DQS_34 | AG2 |
| DDR3_DQS6_N | IO_L15N_T2_DQS_34 | AH1 |
| DDR3_DQS7_P | IO_L3P_T0_DQS_34 | AD2 |
| DDR3_DQS7_N | IO_L3N_T0_DQS_34 | AD1 |
| DDR3_A0 | IO_L1P_T0_33 | AA12 |
| DDR3_A1 | IO_L1N_T0_33 | AB12 |
| DDR3_A2 | IO_L2P_T0_33 | AA8 |
| DDR3_A3 | IO_L2N_T0_33 | AB8 |
| DDR3_A4 | IO_L3P_T0_DQS_33 | AB9 |
| DDR3_A5 | IO_L3N_T0_DQS_33 | AC9 |
| DDR3_A6 | IO_L6N_T0_VREF_33 | AB13 |
| DDR3_A7 | IO_L4N_T0_33 | Y10 |
| DDR3_A8 | IO_L5P_T0_33 | AA11 |
| DDR3_A9 | IO_L5N_T0_33 | AA10 |
| DDR3_A10 | IO_L6P_T0_33 | AA13 |
| DDR3_A11 | IO_L8P_T1_33 | AD8 |
| DDR3_A12 | IO_L7P_T1_33 | AB10 |
| DDR3_A13 | IO_L7N_T1_33 | AC10 |
| DDR3_A14 | IO_L15P_T2_DQS_33 | AJ9 |
| DDR3_BA0 | IO_L8N_T1_33 | AE8 |
| DDR3_BA1 | IO_L9P_T1_DQS_33 | AC12 |
| DDR3_BA2 | IO_L9N_T1_DQS_33 | AC11 |
| DDR3_WE | IO_L10P_T1_33 | AD9 |
| DDR3_RAS | IO_L10N_T1_33 | AE9 |
| DDR3_CAS | IO_L11P_T1_SRCC_33 | AE11 |
| DDR3_S0 | IO_L11N_T1_SRCC_33 | AF11 |
| DDR3_CKE0 | IO_L12P_T1_MRCC_33 | AD12 |
| DDR3_ODT | IO_L12N_T1_MRCC_33 | AD11 |
| DDR3_CLK0_P | IO_L13P_T2_MRCC_33 | AG10 |
| DDR3_CLK0_N | IO_L13N_T2_MRCC_33 | AH10 |
| DDR3_RESET | IO_L4P_T0_33 | Y11 |
表3-2 DDR3 SDRAM引脚分配
SODIMM内存条接口
AX7325B开发板上有一个204PIN的SODIMM内存条插座,用来扩展开发板的存储空间和数据带宽,支持最高8GB的Micron(美光) SODIMM DDR3内存条。FPGA和SODIMM DDR3内存条的数据宽度为64bit的总线宽度,最高运行速度可达400MHz(数据速率800Mbps)。默认开发板没有送SODIMM内存条,用户测试的话,需要自己准备,下图为我们测试用的2GB的Micron(美光)SODIMM内存条

图3-1 SODIMM内存条测试样品
SODIMM内存条接口直接连接到了FPGA的BANK16, BANK17,BANK18的接口上, FPGA和SODIMM DDR3的硬件连接方式如图3-2所示:

图3-2 SODIMM接口连接示意图
图3-3为开发板的SODIMM插槽的接口实物图

图3-3 SODIMM插槽实物图
SODIMM插槽FPGA引脚分配:
| 信号名称 | FPGA引脚名 | FPGA引脚号 |
|---|---|---|
| DIMM_DDR3_D0 | IO_L2P_T0_18 | L15 |
| DIMM_DDR3_D1 | IO_L5P_T0_18 | K14 |
| DIMM_DDR3_D2 | IO_L5N_T0_18 | J14 |
| DIMM_DDR3_D3 | IO_L6P_T0_18 | L11 |
| DIMM_DDR3_D4 | IO_L2N_T0_18 | K15 |
| DIMM_DDR3_D5 | IO_L1P_T0_18 | L16 |
| DIMM_DDR3_D6 | IO_L4N_T0_18 | J13 |
| DIMM_DDR3_D7 | IO_L1N_T0_18 | K16 |
| DIMM_DDR3_D8 | IO_L8N_T1_18 | J12 |
| DIMM_DDR3_D9 | IO_L8P_T1_18 | J11 |
| DIMM_DDR3_D10 | IO_L7P_T1_18 | H15 |
| DIMM_DDR3_D11 | IO_L11N_T1_SRCC_18 | G14 |
| DIMM_DDR3_D12 | IO_L10P_T1_18 | H11 |
| DIMM_DDR3_D13 | IO_L10N_T1_18 | H12 |
| DIMM_DDR3_D14 | IO_L12P_T1_MRCC_18 | G13 |
| DIMM_DDR3_D15 | IO_L7N_T1_18 | G15 |
| DIMM_DDR3_D16 | IO_L13P_T2_MRCC_18 | D12 |
| DIMM_DDR3_D17 | IO_L17P_T2_18 | A11 |
| DIMM_DDR3_D18 | IO_L13N_T2_MRCC_18 | D13 |
| DIMM_DDR3_D19 | IO_L14N_T2_SRCC_18 | E13 |
| DIMM_DDR3_D20 | IO_L16P_T2_18 | F11 |
| DIMM_DDR3_D21 | IO_L16N_T2_18 | E11 |
| DIMM_DDR3_D22 | IO_L17N_T2_18 | A12 |
| DIMM_DDR3_D23 | IO_L14P_T2_SRCC_18 | F12 |
| DIMM_DDR3_D24 | IO_L22P_T3_18 | B13 |
| DIMM_DDR3_D25 | IO_L22N_T3_18 | A13 |
| DIMM_DDR3_D26 | IO_L23N_T3_18 | B15 |
| DIMM_DDR3_D27 | IO_L23P_T3_18 | C15 |
| DIMM_DDR3_D28 | IO_L24P_T3_18 | B14 |
| DIMM_DDR3_D29 | IO_L24N_T3_18 | A15 |
| DIMM_DDR3_D30 | IO_L20N_T3_18 | E15 |
| DIMM_DDR3_D31 | IO_L19P_T3_18 | F15 |
| DIMM_DDR3_D32 | IO_L1N_T0_16 | A23 |
| DIMM_DDR3_D33 | IO_L4N_T0_16 | D24 |
| DIMM_DDR3_D34 | IO_L4P_T0_16 | E24 |
| DIMM_DDR3_D35 | IO_L5N_T0_16 | E26 |
| DIMM_DDR3_D36 | IO_L2P_T0_16 | E23 |
| DIMM_DDR3_D37 | IO_L1P_T0_16 | B23 |
| DIMM_DDR3_D38 | IO_L2N_T0_16 | D23 |
| DIMM_DDR3_D39 | IO_L6P_T0_16 | G23 |
| DIMM_DDR3_D40 | IO_L8N_T1_16 | B24 |
| DIMM_DDR3_D41 | IO_L8P_T1_16 | C24 |
| DIMM_DDR3_D42 | IO_L11N_T1_SRCC_16 | C26 |
| DIMM_DDR3_D43 | IO_L7N_T1_16 | A27 |
| DIMM_DDR3_D44 | IO_L10P_T1_16 | A25 |
| DIMM_DDR3_D45 | IO_L10N_T1_16 | A26 |
| DIMM_DDR3_D46 | IO_L7P_T1_16 | B27 |
| DIMM_DDR3_D47 | IO_L11P_T1_SRCC_16 | D26 |
| DIMM_DDR3_D48 | IO_L13P_T2_MRCC_16 | D27 |
| DIMM_DDR3_D49 | IO_L17N_T2_16 | A30 |
| DIMM_DDR3_D50 | IO_L16N_T2_16 | C30 |
| DIMM_DDR3_D51 | IO_L16P_T2_16 | D29 |
| DIMM_DDR3_D52 | IO_L13N_T2_MRCC_16 | C27 |
| DIMM_DDR3_D53 | IO_L17P_T2_16 | B30 |
| DIMM_DDR3_D54 | IO_L18P_T2_16 | E29 |
| DIMM_DDR3_D55 | IO_L14P_T2_SRCC_16 | E28 |
| DIMM_DDR3_D56 | IO_L20N_T3_16 | F28 |
| DIMM_DDR3_D57 | IO_L22N_T3_16 | F30 |
| DIMM_DDR3_D58 | IO_L24P_T3_16 | H30 |
| DIMM_DDR3_D59 | IO_L20P_T3_16 | G28 |
| DIMM_DDR3_D60 | IO_L19P_T3_16 | H24 |
| DIMM_DDR3_D61 | IO_L22P_T3_16 | G29 |
| DIMM_DDR3_D62 | IO_L23N_T3_16 | H27 |
| DIMM_DDR3_D63 | IO_L23P_T3_16 | H26 |
| DIMM_DDR3_DM0 | IO_L4P_T0_18 | K13 |
| DIMM_DDR3_DM1 | IO_L11P_T1_SRCC_18 | H14 |
| DIMM_DDR3_DM2 | IO_L18P_T2_18 | D11 |
| DIMM_DDR3_DM3 | IO_L20P_T3_18 | E14 |
| DIMM_DDR3_DM4 | IO_L5P_T0_16 | F26 |
| DIMM_DDR3_DM5 | IO_L12P_T1_MRCC_16 | C25 |
| DIMM_DDR3_DM6 | IO_L14N_T2_SRCC_16 | D28 |
| DIMM_DDR3_DM7 | IO_L24N_T3_16 | G30 |
| DIMM_DDR3_DQS0_P | IO_L3P_T0_DQS_18 | L12 |
| DIMM_DDR3_DQS0_N | IO_L3N_T0_DQS_18 | L13 |
| DIMM_DDR3_DQS1_P | IO_L9P_T1_DQS_18 | J16 |
| DIMM_DDR3_DQS1_N | IO_L9N_T1_DQS_18 | H16 |
| DIMM_DDR3_DQS2_P | IO_L15P_T2_DQS_18 | C12 |
| DIMM_DDR3_DQS2_N | IO_L15N_T2_DQS_18 | B12 |
| DIMM_DDR3_DQS3_P | IO_L21P_T3_DQS_18 | D14 |
| DIMM_DDR3_DQS3_N | IO_L21N_T3_DQS_18 | C14 |
| DIMM_DDR3_DQS4_P | IO_L3P_T0_DQS_16 | F25 |
| DIMM_DDR3_DQS4_N | IO_L3N_T0_DQS_16 | E25 |
| DIMM_DDR3_DQS5_P | IO_L9P_T1_DQS_16 | B28 |
| DIMM_DDR3_DQS5_N | IO_L9N_T1_DQS_16 | A28 |
| DIMM_DDR3_DQS6_P | IO_L15P_T2_DQS_16 | C29 |
| DIMM_DDR3_DQS6_N | IO_L15N_T2_DQS_16 | B29 |
| DIMM_DDR3_DQS7_P | IO_L21P_T3_DQS_16 | G27 |
| DIMM_DDR3_DQS7_N | IO_L21N_T3_DQS_16 | F27 |
| DIMM_DDR3_A0 | IO_L11P_T1_SRCC_17 | F21 |
| DIMM_DDR3_A1 | IO_L8P_T1_17 | D21 |
| DIMM_DDR3_A2 | IO_L11N_T1_SRCC_17 | E21 |
| DIMM_DDR3_A3 | IO_L16N_T2_17 | F18 |
| DIMM_DDR3_A4 | IO_L3N_T0_DQS_17 | H17 |
| DIMM_DDR3_A5 | IO_L17N_T2_17 | B17 |
| DIMM_DDR3_A6 | IO_L4P_T0_17 | J19 |
| DIMM_DDR3_A7 | IO_L17P_T2_17 | C17 |
| DIMM_DDR3_A8 | IO_L1N_T0_17 | J18 |
| DIMM_DDR3_A9 | IO_L15N_T2_DQS_17 | C16 |
| DIMM_DDR3_A10 | IO_L6P_T0_17 | K19 |
| DIMM_DDR3_A11 | IO_L16P_T2_17 | G18 |
| DIMM_DDR3_A12 | IO_L1P_T0_17 | K18 |
| DIMM_DDR3_A13 | IO_L9P_T1_DQS_17 | G22 |
| DIMM_DDR3_A14 | IO_L15P_T2_DQS_17 | D16 |
| DIMM_DDR3_A15 | IO_L5N_T0_17 | L18 |
| DIMM_DDR3_BA0 | IO_L4N_T0_17 | H19 |
| DIMM_DDR3_BA1 | IO_L2P_T0_17 | H20 |
| DIMM_DDR3_BA2 | IO_L3P_T0_DQS_17 | J17 |
| DIMM_DDR3_WE | IO_L7P_T1_17 | H21 |
| DIMM_DDR3_RAS | IO_L2N_T0_17 | G20 |
| DIMM_DDR3_CAS | IO_L6N_T0_VREF_17 | K20 |
| DIMM_DDR3_S0 | IO_L9N_T1_DQS_17 | F22 |
| DIMM_DDR3_S1 | IO_L8N_T1_17 | C21 |
| DIMM_DDR3_CKE0 | IO_L5P_T0_17 | L17 |
| DIMM_DDR3_CKE1 | IO_L18P_T2_17 | G17 |
| DIMM_DDR3_ODT0 | IO_L10P_T1_17 | D22 |
| DIMM_DDR3_ODT1 | IO_L7N_T1_17 | H22 |
| DIMM_DDR3_CLK0_P | IO_L12P_T1_MRCC_17 | D17 |
| DIMM_DDR3_CLK0_N | IO_L12N_T1_MRCC_17 | D18 |
| DIMM_DDR3_CLK1_P | IO_L14P_T2_SRCC_17 | E19 |
| DIMM_DDR3_CLK1_N | IO_L14N_T2_SRCC_17 | D19 |
| DIMM_DDR3_RESET | IO_L18N_T2_17 | F17 |
表3-1 SODIMM内存条引脚分配
QSPI Flash
开发板配有一片128MBit大小的Quad-SPI FLASH芯片,型号为N25Q128A,它使用3.3V CMOS电压标准。由于QSPI FLASH的非易失特性,在使用中, 它可以存储FPGA的配置Bin文件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 | N25Q128A | 128Mbit | Numonyx |
表4-1 QSPI Flash的型号和参数
QSPI FLASH连接到FPGA芯片的BANK0和BANK14的专用管脚上,其中时钟管脚连接到BANK0的CCLK0上,其它数据和片选信号分别连接到BANK14的D00~D03和FCS管脚上。图4-1为QSPI Flash和FPGA芯片的连接示意图。

图4-1 QSPI Flash连接示意图
图4-2为QSPI Flash的实物图

图4-2为QSPI Flash的实物图
配置芯片引脚分配:
| 信号名称 | FPGA引脚名 | FPGA引脚号 |
|---|---|---|
| FPGA_CCLK | CCLK_0 | B10 |
| FLASH_CE_B | IO_L6P_T0_FCS_B_14 | U19 |
| FLASH_D0 | IO_L1P_T0_D00_MOSI_14 | P24 |
| FLASH_D1 | IO_L1N_T0_D01_DIN_14 | R25 |
| FLASH_D2 | IO_L2P_T0_D02_14 | R20 |
| FLASH_D3 | IO_L2N_T0_D03_14 | R21 |
表4-2 QSPI Flash引脚分配
时钟配置
AX7325B开发板上为FPGA系统提供了4路差分有源时钟。2路200Mhz差分时钟分别连接到BANK17,BANK33,为DDR控制器提供参考时钟。另外2路分别为125Mhz和156.25Mhz差分时钟连接到BANK117和BANK118,为高速收发器GTX部分提供差分时钟源。时钟电路设计的示意图如下图5-1所示:

图5-1 时钟源设计
时钟源FPGA引脚分配:
| 信号名称 | FPGA引脚 |
|---|---|
| SYS_CLK_P | AE10 |
| SYS_CLK_N | AF10 |
| CLK0_P | F20 |
| CLK0_N | E20 |
| SFP_CLK0_P | G8 |
| SFP_CLK0_N | G7 |
| QSFP_CLK_P | C8 |
| QSFP_CLK_N | C7 |
表5-1 时钟引脚分配
USB转串口
开发板上配备了一个Uart转USB接口,用于开发板串口通信和调试。转换芯片采用Silicon Labs CP2102GM的USB-UAR芯片, CP2102串口芯片和FPGA之间用一个电平转换芯片连接,来适应不同的FPGA BANK电压。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口进行开发板的串口数据通信 。USB Uart电路设计的示意图如下图所示:

图6-1 USB转串口示意图
下图为USB转串口的实物图

图6-2 USB转串口实物图
USB转串口的FPGA引脚分配:
| 信号名称 | FPGA引脚名 | FPGA引脚号 | 备注 |
|---|---|---|---|
| UART_RX | PS_MIO13_500 | AJ26 | Uart数据输入 |
| UART_TX | PS_MIO12_500 | AK26 | Uart数据输出 |
表6-1 USB转串口引脚分配
SFP光纤接口
AX7325B开发板上有4路SFP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4个光纤接口中进行光纤数据通信。4路光纤接口分别跟FPGA的BANK117的GTX收发器的4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FPGA和光模块,每路TX发送和RX接收数据速率高达10Gb/s。BANK117的GTX收发器的参考时钟由是156.25Mhz差分晶振提供。
FPGA和SFP光纤设计示意图如下图7-1所示:

图7-1 光纤设计示意图
四路光纤接口在扩展板的实物图如下图7-2所示:

图7-2四路光纤通信接口实物图
第1路光纤接口FPGA引脚分配如下:
| 网络名称 | FPGA引脚 | 备注 |
|---|---|---|
| SFP1_TX_P | K2 | SFP光模块数据发送 Positive |
| SFP1_TX_N | K1 | SFP光模块数据发送Negative |
| SFP1_RX_P | K6 | SFP光模块数据接收 Positive |
| SFP1_RX_N | K5 | SFP光模块数据接收Negative |
| SFP1_TX_DIS | T28 | SFP光模块光发射禁止,高有效 |
| SFP1_LOSS | R28 | SFP光接收LOSS信号,高表示没有接收到光信号 |
表7-1 第一路光纤引脚分配
第2路光纤接口FPGA引脚分配如下:
| 网络名称 | FPGA引脚 | 备注 |
|---|---|---|
| SFP2_TX_P | J4 | SFP光模块数据发送 Positive |
| SFP2_TX_N | J3 | SFP光模块数据发送Negative |
| SFP2_RX_P | H6 | SFP光模块数据接收 Positive |
| SFP2_RX_N | H5 | SFP光模块数据接收Negative |
| SFP2_TX_DIS | T28 | SFP光模块光发射禁止,高有效 |
| SFP2_LOSS | T26 | SFP光接收LOSS信号,高表示没有接收到光信号 |
表7-2 第二路光纤引脚分配
第3路光纤接口FPGA引脚分配如下:
| 网络名称 | FPGA引脚 | 备注 |
|---|---|---|
| SFP3_TX_P | H2 | SFP光模块数据发送 Positive |
| SFP3_TX_N | H1 | SFP光模块数据发送Negative |
| SFP3_RX_P | G4 | SFP光模块数据接收 Positive |
| SFP3_RX_N | G3 | SFP光模块数据接收Negative |
| SFP3_TX_DIS | U28 | SFP光模块光发射禁止,高有效 |
| SFP3_LOSS | U27 | SFP光接收LOSS信号,高表示没有接收到光信号 |
表7-3 第三路光纤引脚分配
第4路光纤接口FPGA引脚分配如下:
| 网络名称 | FPGA引脚 | 备注 |
|---|---|---|
| SFP4_TX_P | F2 | SFP光模块数据发送 Positive |
| SFP4_TX_N | F1 | SFP光模块数据发送Negative |
| SFP4_RX_P | F6 | SFP光模块数据接收 Positive |
| SFP4_RX_N | F5 | SFP光模块数据接收Negative |
| SFP4_TX_DIS | U25 | SFP光模块光发射禁止,高有效 |
| SFP4_LOSS | A18 | SFP光接收LOSS信号,高表示没有接收到光信号 |
表7-4 第四路光纤引脚分配
QSFP+光纤接口
AX7325B开发板上有一个四小体积可插入QSFP+的光纤接口。光纤收发器集成了4传送通道和4接收通道,这种4通道的可插拔接口传输速率达到了40Gbps。满足用户对更高密度的高速可插拔光纤通信解决方案。
QSFP+的光纤接口的收发信号直接跟FPGA的BANK118的GTX收发器相连接,光纤的4路TX信号和RX信号都是直接跟GTX的收发器连接,因为单路GTX的速率高达10Gbps带宽,所以4路GTX的速度可以高达40Gbps。BANK118的GTX收发器的参考时钟由125M hz差分晶振提供。
开发板的QSFP+的光纤设计示意图如下图8-1所示, 其中光纤的控制信号连接到FPGA的BANK14。

图8-1 QSFP+光纤设计示意图
QSFP+光纤接口在开发板上的实物图如下图8-2所示:

图8-2 QSFP+光纤通信接口实物图
QSFP+光纤接口FPGA引脚分配如下:
| 网络名称 | FPGA引脚 | 备注 |
|---|---|---|
| QSFP1_TX_P | D2 | QSFP+第一路数据发送 Positive |
| QSFP1_TX_N | D1 | QSFP+第一路数据发送 Negative |
| QSFP2_TX_P | B2 | QSFP+第二路数据发送 Positive |
| QSFP2_TX_N | B1 | QSFP+第二路数据发送 Negative |
| QSFP3_TX_P | C4 | QSFP+第三路数据发送 Positive |
| QSFP3_TX_N | C3 | QSFP+第三路数据发送 Negative |
| QSFP4_TX_P | A4 | QSFP+第四路数据发送 Positive |
| QSFP4_TX_N | A3 | QSFP+第四路数据发送 Negative |
| QSFP1_RX_P | E4 | QSFP+第一路数据接收Positive |
| QSFP1_RX_N | E3 | QSFP+第一路数据接收Negative |
| QSFP2_RX_P | B6 | QSFP+第二路数据接收Positive |
| QSFP2_RX_N | B5 | QSFP+第二路数据接收Negative |
| QSFP3_RX_P | D6 | QSFP+第三路数据接收Positive |
| QSFP3_RX_N | D5 | QSFP+第三路数据接收Negative |
| QSFP4_RX_P | A8 | QSFP+第四路数据接收Positive |
| QSFP4_RX_N | A7 | QSFP+第四路数据接收Negative |
| QSFP_MODSELL | R30 | 模式选择,低电平I2C有效 |
| QSFP_RESETL | U30 | 复位信号,低电平复位 |
| QSFP_MODPRSL | U22 | 光模块存在信号,低电平有效 |
| QSFP_INTL | R24 | 中断信号,低电平有效 |
| QSFP_LPMODE | V26 | 低功耗模式选择 |
| QSFP_SCL | A20 | I2C时钟信号 |
| QSFP_SDA | A21 | I2C数据信号 |
表8-1 QSFP+光纤引脚分配
PCIe插槽
AX7325B开发板上有一个PCIe x8的接口,PCIE卡的外形尺寸符合标准PCIe卡电气规范要求,可直接在普通PC的x8 PCIe插槽上使用。开发板和电脑之间能实现PCIEex8,PCIEex4, PCIex2, PCIex1的数据通信。
PCIe接口的收发信号直接跟FPGA BANK115,BANK116的GTX收发器相连接,8路TX信号和RX信号都是以差分信号方式连接到BANK115,BANK116上,支持PCI Express 2.0标准,单通道通信速率可高达5Gbps。
开发板的PCIe接口的设计示意图如下图10-1所示,其中TX发送信号用AC耦合模式连接。

图9-1 PCIe x 8接口设计示意图
PCIex8接口在的实物图如下图所示:

图9-2 PCIe x8接口实物图
PCIe x8接口FPGA引脚分配如下:
| 网络名称 | FPGA引脚 | 备注 |
|---|---|---|
| PCIE_RX0_P | M6 | PCIE通道0数据接收 Positive |
| PCIE_RX0_N | M5 | PCIE通道0数据接收Negative |
| PCIE_RX1_P | P6 | PCIE通道1数据接收 Positive |
| PCIE_RX1_N | P5 | PCIE通道1数据接收Negative |
| PCIE_RX2_P | R4 | PCIE通道2数据接收 Positive |
| PCIE_RX2_N | R3 | PCIE通道2数据接收Negative |
| PCIE_RX3_P | T6 | PCIE通道3数据接收 Positive |
| PCIE_RX3_N | T5 | PCIE通道3数据接收Negative |
| PCIE_RX4_P | V6 | PCIE通道4数据接收 Positive |
| PCIE_RX4_N | V5 | PCIE通道4数据接收Negative |
| PCIE_RX5_P | W4 | PCIE通道5数据接收 Positive |
| PCIE_RX5_N | W3 | PCIE通道5数据接收Negative |
| PCIE_RX6_P | Y6 | PCIE通道6数据接收 Positive |
| PCIE_RX6_N | Y5 | PCIE通道6数据接收Negative |
| PCIE_RX7_P | AA4 | PCIE通道7数据接收 Positive |
| PCIE_RX7_N | AA3 | PCIE通道7数据接收Negative |
| PCIE_TX0_P | L4 | PCIE通道0数据发送 Positive |
| PCIE_TX0_N | L3 | PCIE通道0数据发送Negative |
| PCIE_TX1_P | M2 | PCIE通道1数据发送 Positive |
| PCIE_TX1_N | M1 | PCIE通道1数据发送Negative |
| PCIE_TX2_P | N4 | PCIE通道2数据发送 Positive |
| PCIE_TX2_N | N3 | PCIE通道2数据发送Negative |
| PCIE_TX3_P | P2 | PCIE通道3数据发送 Positive |
| PCIE_TX3_N | P1 | PCIE通道3数据发送Negative |
| PCIE_TX4_P | T2 | PCIE通道4数据发送 Positive |
| PCIE_TX4_N | T1 | PCIE通道4数据发送Negative |
| PCIE_TX5_P | U4 | PCIE通道5数据发送 Positive |
| PCIE_TX5_N | U3 | PCIE通道5数据发送Negative |
| PCIE_TX6_P | V2 | PCIE通道6数据发送 Positive |
| PCIE_TX6_N | V1 | PCIE通道6数据发送Negative |
| PCIE_TX7_P | Y2 | PCIE通道7数据发送 Positive |
| PCIE_TX7_N | Y1 | PCIE通道7数据发送Negative |
| PCIE_PERST | B18 | PCIE板卡的复位信号 |
表9-1 PCIe x 8接口引脚分配
温度传感器
AX7325B开发板上安装了一个高精度、低功耗、数字温度传感器芯片,型号为ON Semiconductor公司的LM75。LM75芯片的温度精度为0.5度,传感器和FPGA直接为I2C数字接口, FPGA通过I2C接口来读取当前开发板附近的温度。下图10-1为LM75传感器芯片的设计示意图

图10-1 LM75传感器原理图部分
下图为LM75传感器实物图

图10-2 LM75传感器实物图
LM75传感器引脚分配:
| 引脚名称 | FPGA引脚 |
|---|---|
| PLL_SCL | P23 |
| PLL_SDA | N25 |
表10-1 LM75传感器引脚分配
SD卡槽
AX7325B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,用于存储图片,音乐或者其他用户数据文件。
SDIO信号与FPGA的 BANK12的IO信号相连,因为该BANK的VCCIO是VADJ,默认是+2.5V。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。FPGA和SD卡连接器的原理图如图11-1所示。

图11-1 SD卡连接示意图
图11-2 为开发板上SD卡槽实物图

图11-2 SD卡槽实物图
SD卡槽引脚分配
| 信号名称 | FPGA引脚名 | FPGA引脚号 | 备注 |
|---|---|---|---|
| SD_CLK | IO_L23P_T3_12 | AH21 | SD时钟信号 |
| SD_CMD | IO_L23N_T3_12 | AJ21 | SD命令信号 |
| SD_D0 | IO_L21P_T3_DQS_12 | AJ22 | SD数据Data0 |
| SD_D1 | IO_L21N_T3_DQS_12 | AJ23 | SD数据Data1 |
| SD_D2 | IO_L22P_T3_12 | AG20 | SD数据Data2 |
| SD_D3 | IO_L22N_T3_12 | AH20 | SD数据Data3 |
| SD_CD | IO_25_12 | AE20 | SD卡插入信号 |
表11-1 SD卡引脚分配
FMC连接器
AX7325B开发板带有一个标准的FMC LPC的扩展口,可以外接AMD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I2C总线信号。
FMC扩展口的33对差分信号连接到FPGA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,使得连接FMC的34对差分信号支持LVDS数据通信。FPGA和FMC连接器的原理图如图12-1所示。

图12-1 FMC连接器连接示意图
图12-2 为开发板上FMC连接器实物图

图12-2 FMC连接器实物图
FMC连接器引脚分配
| 信号名称 | FPGA引脚名 | FPGA引脚号 | 备注 |
|---|---|---|---|
| FMC_CLK0_P | IO_L12P_T1_MRCC_12 | AD23 | FMC参考第1路参考时钟P |
| FMC_CLK0_N | IO_L12N_T1_MRCC_12 | AE24 | FMC参考第1路参考时钟N |
| FMC_CLK1_P | IO_L13P_T2_MRCC_13 | AG29 | FMC参考第2路参考时钟P |
| FMC_CLK1_N | IO_L13N_T2_MRCC_13 | AH29 | FMC参考第2路参考时钟N |
| FMC_LA00_CC_P | IO_L13P_T2_MRCC_12 | AF22 | FMC参考第0路数据(时钟)P |
| FMC_LA00_CC_N | IO_L13N_T2_MRCC_12 | AG23 | FMC参考第0路数据(时钟)N |
| FMC_LA01_CC_P | IO_L14P_T2_SRCC_12 | AG24 | FMC参考第1路数据(时钟)P |
| FMC_LA01_CC_N | IO_L14N_T2_SRCC_12 | AH24 | FMC参考第1路数据(时钟)N |
| FMC_LA02_P | IO_L17P_T2_12 | AK23 | FMC参考第2路数据P |
| FMC_LA02_N | IO_L17N_T2_12 | AK24 | FMC参考第2路数据N |
| FMC_LA03_P | IO_L15P_T2_DQS_12 | AJ24 | FMC参考第3路数据P |
| FMC_LA03_N | IO_L15N_T2_DQS_12 | AK25 | FMC参考第3路数据N |
| FMC_LA04_P | IO_L18P_T2_12 | AG25 | FMC参考第4路数据P |
| FMC_LA04_N | IO_L18N_T2_12 | AH25 | FMC参考第4路数据N |
| FMC_LA05_P | IO_L11P_T1_SRCC_12 | AE23 | FMC参考第5路数据P |
| FMC_LA05_N | IO_L11N_T1_SRCC_12 | AF23 | FMC参考第5路数据N |
| FMC_LA06_P | IO_L20P_T3_12 | AG22 | FMC参考第6路数据P |
| FMC_LA06_N | IO_L20N_T3_12 | AH22 | FMC参考第6路数据N |
| FMC_LA07_P | IO_L9P_T1_DQS_12 | AC24 | FMC参考第7路数据P |
| FMC_LA07_N | IO_L9N_T1_DQS_12 | AD24 | FMC参考第7路数据N |
| FMC_LA08_P | IO_L16P_T2_12 | AE25 | FMC参考第8路数据P |
| FMC_LA08_N | IO_L16N_T2_12 | AF25 | FMC参考第8路数据N |
| FMC_LA09_P | IO_L8P_T1_12 | AC22 | FMC参考第9路数据P |
| FMC_LA09_N | IO_L8N_T1_12 | AD22 | FMC参考第9路数据N |
| FMC_LA10_P | IO_L10P_T1_12 | AD21 | FMC参考第10路数据P |
| FMC_LA10_N | IO_L10N_T1_12 | AE21 | FMC参考第10路数据N |
| FMC_LA11_P | IO_L3P_T0_DQS_12 | AB22 | FMC参考第11路数据P |
| FMC_LA11_N | IO_L3N_T0_DQS_12 | AB23 | FMC参考第11路数据N |
| FMC_LA12_P | IO_L7P_T1_12 | AB24 | FMC参考第12路数据P |
| FMC_LA12_N | IO_L7N_T1_12 | AC25 | FMC参考第12路数据N |
| FMC_LA13_P | IO_L5P_T0_12 | AC20 | FMC参考第13路数据P |
| FMC_LA13_N | IO_L5N_T0_12 | AC21 | FMC参考第13路数据N |
| FMC_LA14_P | IO_L2P_T0_12 | Y21 | FMC参考第14路数据P |
| FMC_LA14_N | IO_L2N_T0_12 | AA21 | FMC参考第14路数据N |
| FMC_LA15_P | IO_L1P_T0_12 | Y23 | FMC参考第15路数据P |
| FMC_LA15_N | IO_L1N_T0_12 | Y24 | FMC参考第15路数据N |
| FMC_LA16_P | IO_L4P_T0_12 | AA22 | FMC参考第16路数据P |
| FMC_LA16_N | IO_L4N_T0_12 | AA23 | FMC参考第16路数据N |
| FMC_LA17_CC_P | IO_L14P_T2_SRCC_13 | AE28 | FMC参考第17路数据(时钟)P |
| FMC_LA17_CC_N | IO_L14N_T2_SRCC_13 | AF28 | FMC参考第17路数据(时钟)N |
| FMC_LA18_CC_P | IO_L12P_T1_MRCC_13 | AB27 | FMC参考第18路数据(时钟)P |
| FMC_LA18_CC_N | IO_L12N_T1_MRCC_13 | AC27 | FMC参考第18路数据(时钟)N |
| FMC_LA19_P | IO_L15P_T2_DQS_13 | AK29 | FMC参考第19路数据P |
| FMC_LA19_N | IO_L15N_T2_DQS_13 | AK30 | FMC参考第19路数据N |
| FMC_LA20_P | IO_L20P_T3_13 | AJ27 | FMC参考第20路数据P |
| FMC_LA20_N | IO_L20N_T3_13 | AK28 | FMC参考第20路数据N |
| FMC_LA21_P | IO_L18P_T2_13 | AG30 | FMC参考第21路数据P |
| FMC_LA21_N | IO_L18N_T2_13 | AH30 | FMC参考第21路数据N |
| FMC_LA22_P | IO_L17P_T2_13 | AJ28 | FMC参考第22路数据P |
| FMC_LA22_N | IO_L17N_T2_13 | AJ29 | FMC参考第22路数据N |
| FMC_LA23_P | IO_L5P_T0_13 | AA27 | FMC参考第23路数据P |
| FMC_LA23_N | IO_L5N_T0_13 | AB28 | FMC参考第23路数据N |
| FMC_LA24_P | IO_L9P_T1_DQS_13 | AD29 | FMC参考第24路数据P |
| FMC_LA24_N | IO_L9N_T1_DQS_13 | AE29 | FMC参考第24路数据N |
| FMC_LA25_P | IO_L16P_T2_13 | AE30 | FMC参考第25路数据P |
| FMC_LA25_N | IO_L16N_T2_13 | AF30 | FMC参考第25路数据N |
| FMC_LA26_P | IO_L3P_T0_DQS_13 | Y28 | FMC参考第26路数据P |
| FMC_LA26_N | IO_L3N_T0_DQS_13 | AA28 | FMC参考第26路数据N |
| FMC_LA27_P | IO_L1P_T0_13 | Y26 | FMC参考第27路数据P |
| FMC_LA27_N | IO_L1N_T0_13 | AA26 | FMC参考第27路数据N |
| FMC_LA28_P | IO_L7P_T1_13 | AC29 | FMC参考第28路数据P |
| FMC_LA28_N | IO_L7N_T1_13 | AC30 | FMC参考第28路数据N |
| FMC_LA29_P | IO_L11P_T1_SRCC_13 | AD27 | FMC参考第29路数据P |
| FMC_LA29_N | IO_L11N_T1_SRCC_13 | AD28 | FMC参考第29路数据N |
| FMC_LA30_P | IO_L8P_T1_13 | Y30 | FMC参考第30路数据P |
| FMC_LA30_N | IO_L8N_T1_13 | AA30 | FMC参考第30路数据N |
| FMC_LA31_P | IO_L10P_T1_13 | AB29 | FMC参考第31路数据P |
| FMC_LA31_N | IO_L10N_T1_13 | AB30 | FMC参考第31路数据N |
| FMC_LA32_P | IO_L2P_T0_13 | W27 | FMC参考第32路数据P |
| FMC_LA32_N | IO_L2N_T0_13 | W28 | FMC参考第32路数据N |
| FMC_LA33_P | IO_L4P_T0_13 | W29 | FMC参考第33路数据P |
| FMC_LA33_N | IO_L4N_T0_13 | Y29 | FMC参考第33路数据N |
| FMC_SCL | IO_L20P_T3_17 | A16 | FMC I2C总线时钟 |
| FMC_SDA | IO_L20N_T3_17 | A17 | FMC I2C总线数据 |
表12-1 FMC连接器引脚分配
40针扩展口
AX7325B开发板预留了1个2.54mm标准间距的40针的扩展口J2,用于连接黑金的各个模块或者用户自己设计的外面电路,扩展口有40个信号,其中,5V电源1路,3.3V电源2路,地3路,IO口34路。切勿IO直接跟5V设备直接连接,以免烧坏FPGA芯片。如果要接5V设备,需要接电平转换芯片。
扩展口(J16)的电路如下图13-1所示

图13-1 扩展口J2原理图
下图为J2扩展口实物图,扩展口的Pin39,Pin40已经在板上标示出。

图13-2 扩展口J2实物图
J2扩展口FPGA的引脚分配
| 引脚编号 | FPGA引脚 | 引脚编号 | FPGA引脚 |
|---|---|---|---|
| 1 | GND | 2 | +5V(输出) |
| 3 | J24 | 4 | J23 |
| 5 | J22 | 6 | J21 |
| 7 | J26 | 8 | K26 |
| 9 | K30 | 10 | L30 |
| 11 | L28 | 12 | M28 |
| 13 | M27 | 14 | N27 |
| 15 | N30 | 16 | N29 |
| 17 | L27 | 18 | L26 |
| 19 | J28 | 20 | J27 |
| 21 | H29 | 22 | J29 |
| 23 | K29 | 24 | K28 |
| 25 | L20 | 26 | M20 |
| 27 | K21 | 28 | L21 |
| 29 | L23 | 30 | L22 |
| 31 | K24 | 32 | K23 |
| 33 | K25 | 34 | L25 |
| 35 | M30 | 36 | M29 |
| 37 | GND | 38 | GND |
| 39 | +3.3V(输出) | 40 | +3.3V(输出) |
表13-1 扩展口J2引脚分配
LED灯
AX7325B开发板上有6个发光二极管LED, 1个电源指示灯;4个FPGA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。4个用户LED灯连接到FPGA BANK17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BANK17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14-1所示:

图14-1 用户LED灯硬件连接示意图
图14-2 为开发板上的LED灯实物图

图14-2 开发板的LED灯实物图
用户LED灯的引脚分配
| 信号名称 | FPGA引脚名 | FPGA管脚号 | 备注 |
|---|---|---|---|
| LED1 | IO_L23N_T3_17 | A22 | 用户LED1灯 |
| LED2 | IO_L24P_T3_17 | C19 | 用户LED2灯 |
| LED3 | IO_L24N_T3_17 | B19 | 用户LED3灯 |
| LED4 | IO_25_17 | E18 | 用户LED4灯 |
表14-1 用户LED灯引脚分配
复位按键和用户按键
AX7325B开发板上有2个用户按键。2个用户按键中连接到FPGA BANK13的IO上。用户按键都是低电平有效,用户按键的连接示意图如图15-1所示:

图15-1 复位按键连接示意图
图15-2 为复位按键和用户按键的实物图

图15-2按键实物图
按键的FPGA管脚分配
| 信号名称 | FPGA引脚名 | FPGA引脚号 | 备注 |
|---|---|---|---|
| KEY1 | IO_L21P_T3_DQS_13 | AG27 | 用户按键1输入 |
| KEY2 | IO_L21N_T3_DQS_13 | AG28 | 用户按键2输入 |
表15-1 按键引脚分配
JTAG调试口
在AX7325B开发板上预留了一个JTAG接口,用于下载FPGA程序或者固化程序到FLASH。为了带电插拔造成对FPGA芯片的损坏,我们在JTAG信号上添加了保护二极管来保证信号的电压在FPGA接受的范围,避免FPGA的损坏。

图16-1 JTAG接口原理图
下图为扩展板上JTAG接口实物图,用户可以通过我们提供的USB下载器连接PC和JTAG接口进行FPGA的调试 JTAG线插拔的时候注意不要热插拔。

图16-2 JTAG接口实物图
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和MGTAVCC电源,通过DCDC芯片ETA1471FT2G来产生其它的电源。DDR3和SODIMM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17-1所示:

图17-1 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 | FPGA的内核电压 |
| +3.3V | FPGA Bank0,Bank14,Bank15,QSIP FLASH, Clock晶振, SD卡,SFP光模块 |
| +1.8V | FPGA辅助电压 |
| +1.5V | DDR3, SODIMM, FPGA Bank33,Bank34,Bank35 |
| VADJ(+2.5V) | FPGA Bank12, Bank13, FMC |
| VREF, VTT(+0.75V) | DDR3, SODIMM |
| MGTAVCC(+1.0V) | FPGA Bank115, Bank116, Bank117, Bank118 |
| MGTAVTT(+1.2V) | FPGA Bank115, Bank116, Bank117, Bank118 |
| MGT_1.8V (+1.2V) | FPGA GTX辅助电压 |
表17-1 电源接口功能
因为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FPGA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FPGA芯片来控制,控制管脚连接到BANK13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18-1所示:

图18-1 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J11的插座上,红色的为正极,黑色的为负极。图18-2为风扇在开发板上的实物图

图18-2 板上风扇实物图
结构尺寸图

图19-1 正面图(Top View)