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AXKU062开发板用户手册

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芯驿电子科技(上海)有限公司 基于KINTEX UltraSacale架构的开发平台(型号:AXKU062)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。

图片展示了一块AXKU062开发板,其正面印有ALINX字样。开发板上安装了多个接口,包括2路10G SFP+光纤接口、3个FMC扩展接口(1个HPC,2个LPC)、1路千兆网口、1路UART串口、1路SD卡接口、LED按键等。此外,开发板上还安装了一个风扇,用于散热。这张图片在用户手册中起到直观展示AXKU062开发板硬件配置的作用,帮助用户快速了解开发板的接口和功能。

图0-1-1 AXKU062开发板

AXKU062采用核心板加扩展板的模式,方便用户对核心板的二次开发利用。核心板挂载了4片1GB的高速DDR4 SDRAM芯片, 2片128Mb的QSPI FLASH芯片。

在扩展板设计上我们为用户扩展了丰富的接口: 2路10G SFP+光纤接口、3个FMC扩展接口(1个HPC,2个LPC)、1路千兆网口、1路UART串口、1路SD卡接口、LED按键等等。

下图为整个开发系统的结构示意图:

图片展示了一个AXKU062开发板的结构图,其中核心板上集成了AMD KINTEX UltraScale芯片XCKU060,并通过多个接口与外部设备相连,包括2路10G SFP+光纤接口、3个FMC扩展接口(1个HPC,2个LPC)、1路千兆网口、1路UART串口、1路SD卡接口、LED按键等。该图通过箭头和数字序号标识了各个接口的具体位置和功能,帮助用户理解开发板的扩展能力和接口配置。

图0-1-2 AXKU062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。

** FPGA核心板**

  • FPGA芯片:AMD KINTEX UltraSacale芯片XCKU060。
  • DDR4:带有四片大容量的1G字节(共4GB)高速DDR4 SDRAM。可作为FPGA的数据存储,图像分析缓存,数据处理。
  • QSPI FLASH:2片128Mbit的QSPI NOR FLASH存储芯片, 可用作FPGA芯片配置文件和用户数据的存储;
  • 1个200Mhz的差分晶振。
  • 2个发光二极管LED, 1个电源指示灯;1个DONE配置指示灯

** 扩展板**

  • 2路SFP+光纤接口,每路的光纤数据通信接收和发送的速度高达12.5Gb/s。
  • 1路PCIE3.0 X8的接口,endpoint模式,用于跟PC之间PCIE数据通信。
  • USB Uart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。
  • 1路10/100M/1000M以太网RJ45接口,用于和电脑或其它网络设备进行以太网数据交换。网络接口芯片采用Micrel公司的KSZ9031工业级GPHY芯片。
  • 3个标准的FMC 的扩展口,其中有2个LPC扩展口,1个HPC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)。
  • 1路Micro SD卡座,用于FPGA对SD卡的数据读写和存储。
  • 2路SMA外接接口,引脚连接普通的时钟信号,用于外接的输入输出信号,
  • 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。
  • 板载一片EEPROM,用于IIC总线的通信和存储一些客户自定义信息
  • 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。
  • 板载2个156.25Mhz的差分晶振,为收发器提供参考时钟。
  • 7个发光二极管LED, 1个电源指示灯;4个用户指示灯,一对面板指示灯。
  • 2个用户按键,1个复位按键,1个连接到FPGA的普通IO。

一、ACKU060 核心板

简介

ACKU060(核心板型号,下同)核心板,FPGA芯片是基于AMD公司的Kintex Ultrascale系列的XCKU060-2FFVA1156I。核心板使用了4片Micron的1GB的DDR4芯片MT40A512M16LY-062EIT,总的容量达4GB。另外核心板上也集成了2片128MBit大小的QSPI FLASH,用于启动存储配置和系统文件。

这款核心板的6个板对板连接器扩展出了359个IO,其中BANK64和BANK65的104个IO的电平是3.3V,其它BANK的IO都是1.8V。另外核心板也扩展出了20对高速收发器GTH接口。对于需要大量IO的用户,此核心板将是不错的选择。而且IO连接部分,FPGA芯片到接口之间走线做了等长和差分处理,并且核心板尺寸仅为80*60(mm),对于二次开发来说,非常适合。

图片展示了一块XILINX Kintex UltraScale XCKU060核心板的正面。核心板上有一个显著的白色芯片,周围布满了各种电子元件和连接器。图片中还标注了“FPGA芯片到接口之间走线做了等长和差分处理”,这表明该核心板在设计上注重信号传输的优化。图片在文档中用于直观展示ACKU060核心板的外观和布局,帮助读者更好地理解其结构和功能。

图1-1-1 ACKU060核心板正面图

FPGA芯片

核心板使用的是AMD公司的KINTEX UltraSacale芯片,型号为-2FFVA1156I。速度等级为2,温度等级为工业级。此型号为FFVA1156封装,1156个引脚,引脚间距为1.0mm。AMD KINTEX UltraSacale的芯片命名规则如下图1-2-1所示:

图片内容展示了AMD KINTEX UltraScale FPGA型号命名规则的示意图,包括Xilinx Commercial、KU: Kintex UltraScale、VU: Virtex UltraScale、Value Index、Speed Grade、Temperature Grade、Package Designator and Pin Count等信息。图片在上下文中起到解释FPGA芯片XCKU060主要参数的作用,帮助读者理解芯片的命名规则和参数配置。

图1-2-1 KINTEX UltraSacale FPGA型号命名规则定义

其中FPGA芯片XCKU060的主要参数如下所示:

名称具体参数
逻辑单元Logic Cells725,550
查找表(CLB LUTs)331,680
触发器(CLB flip-flops)663,360
Block RAM(Mb)大小38.0
DSP处理单元(DSP Slices)2,760
PCIe Gen3 x83
GTH Transceiver20个,12.5Gb/s max
速度等级-2
温度等级工业级

表1-2-1 芯片参数

DDR4 DRAM

核心板上配有四片Micron(美光)的1GB的DDR4芯片,型号为MT40A512M16LY-062EIT。四片DDR4 SDRAM组成64bit的总线宽度。因为4片DDR4芯片连接到FPGA,DDR4 SDRAM的最高工作时钟可达1200Mhz,四片DDR4存储系统直接连接到了FPGA的BANK44, BANK45,BANK46的接口上。DDR4 SDRAM的具体配置如下表1-3-1所示。

位号芯片型号容量厂家
U45,U47,U48,U49MT40A512M16LY-062EIT512M x 16bitMicron

表1-3-1 DDR4 SDRAM配置

DDR4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DDR4的高速稳定的工作。

FPGA和DDR4 DRAM的硬件连接方式如图1-3-1所示:

图片展示了FPGA与DDR4 DRAM的硬件连接方式,其中FPGA通过数据线连接到DDR4 DRAM的BANK 46,通过地址线和控制线连接到BANK 45和BANK 44。图中还标注了DDR4 DRAM的型号为MT40A512M16LY-062EIT,容量为512M x 16bit。该图在文档中用于说明FPGA和DDR4 DRAM的硬件连接方式,帮助读者理解DDR4 DRAM在FPGA系统中的具体应用。

图1-3-1 DDR4 DRAM原理图部分

4片DDR4 DRAM引脚分配:

信号名称FPGA引脚名FPGA引脚号
PL_DDR4_DQ0IO_L3N_T0L_N5_AD15N_44AE20
PL_DDR4_DQ1IO_L2N_T0L_N3_44AG20
PL_DDR4_DQ2IO_L2P_T0L_N2_44AF20
PL_DDR4_DQ3IO_L5P_T0U_N8_AD14P_44AE22
PL_DDR4_DQ4IO_L3P_T0L_N4_AD15P_44AD20
PL_DDR4_DQ5IO_L6N_T0U_N11_AD6N_44AG22
PL_DDR4_DQ6IO_L6P_T0U_N10_AD6P_44AF22
PL_DDR4_DQ7IO_L5N_T0U_N9_AD14N_44AE23
PL_DDR4_DQ8IO_L8N_T1L_N3_AD5N_44AF24
PL_DDR4_DQ9IO_L11P_T1U_N8_GC_44AJ23
PL_DDR4_DQ10IO_L8P_T1L_N2_AD5P_44AF23
PL_DDR4_DQ11IO_L12N_T1U_N11_GC_44AH23
PL_DDR4_DQ12IO_L9N_T1L_N5_AD12N_44AG25
PL_DDR4_DQ13IO_L11N_T1U_N9_GC_44AJ24
PL_DDR4_DQ14IO_L9P_T1L_N4_AD12P_44AG24
PL_DDR4_DQ15IO_L12P_T1U_N10_GC_44AH22
PL_DDR4_DQ16IO_L14P_T2L_N2_GC_44AK22
PL_DDR4_DQ17IO_L17P_T2U_N8_AD10P_44AL22
PL_DDR4_DQ18IO_L15N_T2L_N5_AD11N_44AM20
PL_DDR4_DQ19IO_L17N_T2U_N9_AD10N_44AL23
PL_DDR4_DQ20IO_L14N_T2L_N3_GC_44AK23
PL_DDR4_DQ21IO_L18N_T2U_N11_AD2N_44AL25
PL_DDR4_DQ22IO_L15P_T2L_N4_AD11P_44AL20
PL_DDR4_DQ23IO_L18P_T2U_N10_AD2P_44AL24
PL_DDR4_DQ24IO_L20P_T3L_N2_AD1P_44AM22
PL_DDR4_DQ25IO_L23P_T3U_N8_44AP24
PL_DDR4_DQ26IO_L20N_T3L_N3_AD1N_44AN22
PL_DDR4_DQ27IO_L21N_T3L_N5_AD8N_44AN24
PL_DDR4_DQ28IO_L24P_T3U_N10_44AN23
PL_DDR4_DQ29IO_L23N_T3U_N9_44AP25
PL_DDR4_DQ30IO_L24N_T3U_N11_44AP23
PL_DDR4_DQ31IO_L21P_T3L_N4_AD8P_44AM24
PL_DDR4_DQ32IO_L2P_T0L_N2_46AM26
PL_DDR4_DQ33IO_L6P_T0U_N10_AD6P_46AJ28
PL_DDR4_DQ34IO_L2N_T0L_N3_46AM27
PL_DDR4_DQ35IO_L6N_T0U_N11_AD6N_46AK28
PL_DDR4_DQ36IO_L5P_T0U_N8_AD14P_46AH27
PL_DDR4_DQ37IO_L5N_T0U_N9_AD14N_46AH28
PL_DDR4_DQ38IO_L3P_T0L_N4_AD15P_46AK26
PL_DDR4_DQ39IO_L3N_T0L_N5_AD15N_46AK27
PL_DDR4_DQ40IO_L9N_T1L_N5_AD12N_46AN28
PL_DDR4_DQ41IO_L12N_T1U_N11_GC_46AM30
PL_DDR4_DQ42IO_L8P_T1L_N2_AD5P_46AP28
PL_DDR4_DQ43IO_L11N_T1U_N9_GC_46AM29
PL_DDR4_DQ44IO_L9P_T1L_N4_AD12P_46AN27
PL_DDR4_DQ45IO_L12P_T1U_N10_GC_46AL30
PL_DDR4_DQ46IO_L11P_T1U_N8_GC_46AL29
PL_DDR4_DQ47IO_L8N_T1L_N3_AD5N_46AP29
PL_DDR4_DQ48IO_L14P_T2L_N2_GC_46AK31
PL_DDR4_DQ49IO_L18P_T2U_N10_AD2P_46AH34
PL_DDR4_DQ50IO_L14N_T2L_N3_GC_46AK32
PL_DDR4_DQ51IO_L15N_T2L_N5_AD11N_46AJ31
PL_DDR4_DQ52IO_L15P_T2L_N4_AD11P_46AJ30
PL_DDR4_DQ53IO_L17P_T2U_N8_AD10P_46AH31
PL_DDR4_DQ54IO_L18N_T2U_N11_AD2N_46AJ34
PL_DDR4_DQ55IO_L17N_T2U_N9_AD10N_46AH32
PL_DDR4_DQ56IO_L21P_T3L_N4_AD8P_46AN31
PL_DDR4_DQ57IO_L24P_T3U_N10_46AL34
PL_DDR4_DQ58IO_L23N_T3U_N9_46AN32
PL_DDR4_DQ59IO_L20P_T3L_N2_AD1P_46AN33
PL_DDR4_DQ60IO_L23P_T3U_N8_46AM32
PL_DDR4_DQ61IO_L24N_T3U_N11_46AM34
PL_DDR4_DQ62IO_L21N_T3L_N5_AD8N_46AP31
PL_DDR4_DQ63IO_L20N_T3L_N3_AD1N_46AP33
PL_DDR4_DM0IO_L1P_T0L_N0_DBC_44AD21
PL_DDR4_DM1IO_L7P_T1L_N0_QBC_AD13P_44AE25
PL_DDR4_DM2IO_L13P_T2L_N0_GC_QBC_44AJ21
PL_DDR4_DM3IO_L19P_T3L_N0_DBC_AD9P_44AM21
PL_DDR4_DM4IO_L1P_T0L_N0_DBC_46AH26
PL_DDR4_DM5IO_L7P_T1L_N0_QBC_AD13P_46AN26
PL_DDR4_DM6IO_L13P_T2L_N0_GC_QBC_46AJ29
PL_DDR4_DM7IO_L19P_T3L_N0_DBC_AD9P_46AL32
PL_DDR4_DQS0_PIO_L4P_T0U_N6_DBC_AD7P_44AG21
PL_DDR4_DQS0_NIO_L4N_T0U_N7_DBC_AD7N_44AH21
PL_DDR4_DQS1_PIO_L10P_T1U_N6_QBC_AD4P_44AH24
PL_DDR4_DQS1_NIO_L10N_T1U_N7_QBC_AD4N_44AJ25
PL_DDR4_DQS2_PIO_L16P_T2U_N6_QBC_AD3P_44AJ20
PL_DDR4_DQS2_NIO_L16N_T2U_N7_QBC_AD3N_44AK20
PL_DDR4_DQS3_PIO_L22P_T3U_N6_DBC_AD0P_44AP20
PL_DDR4_DQS3_NIO_L22N_T3U_N7_DBC_AD0N_44AP21
PL_DDR4_DQS4_PIO_L4P_T0U_N6_DBC_AD7P_46AL27
PL_DDR4_DQS4_NIO_L4N_T0U_N7_DBC_AD7N_46AL28
PL_DDR4_DQS5_PIO_L10P_T1U_N6_QBC_AD4P_46AN29
PL_DDR4_DQS5_NIO_L10N_T1U_N7_QBC_AD4N_46AP30
PL_DDR4_DQS6_PIO_L16P_T2U_N6_QBC_AD3P_46AH33
PL_DDR4_DQS6_NIO_L16N_T2U_N7_QBC_AD3N_46AJ33
PL_DDR4_DQS7_PIO_L22P_T3U_N6_DBC_AD0P_46AN34
PL_DDR4_DQS7_NIO_L22N_T3U_N7_DBC_AD0N_46AP34
PL_DDR4_A0IO_L18N_T2U_N11_AD2N_45AG14
PL_DDR4_A1IO_L23N_T3U_N9_45AF17
PL_DDR4_A2IO_L20P_T3L_N2_AD1P_45AF15
PL_DDR4_A3IO_L16N_T2U_N7_QBC_AD3N_45AJ14
PL_DDR4_A4IO_L19N_T3L_N1_DBC_AD9N_45AD18
PL_DDR4_A5IO_L15P_T2L_N4_AD11P_45AG17
PL_DDR4_A6IO_L23P_T3U_N8_45AE17
PL_DDR4_A7IO_L11N_T1U_N9_GC_45AK18
PL_DDR4_A8IO_L24P_T3U_N10_45AD16
PL_DDR4_A9IO_L13P_T2L_N0_GC_QBC_45AH18
PL_DDR4_A10IO_L19P_T3L_N0_DBC_AD9P_45AD19
PL_DDR4_A11IO_L24N_T3U_N11_45AD15
PL_DDR4_A12IO_L14P_T2L_N2_GC_45AH16
PL_DDR4_A13IO_L10N_T1U_N7_QBC_AD4N_45AL17
PL_DDR4_BA0IO_L18P_T2U_N10_AD2P_45AG15
PL_DDR4_BA1IO_L10P_T1U_N6_QBC_AD4P_45AL18
PL_DDR4_BG0IO_L16P_T2U_N6_QBC_AD3P_45AJ15
PL_DDR4_WE_BIO_L9N_T1L_N5_AD12N_45AL15
PL_DDR4_RAS_BIO_L8N_T1L_N3_AD5N_45AM19
PL_DDR4_CAS_BIO_L8P_T1L_N2_AD5P_45AL19
PL_DDR4_CKEIO_L14N_T2L_N3_GC_45AJ16
PL_DDR4_ACT_BIO_L21N_T3L_N5_AD8N_45AF18
PL_DDR4_CLK_NIO_L22N_T3U_N7_DBC_AD0N_45AE15
PL_DDR4_CLK_PIO_L22P_T3U_N6_DBC_AD0P_45AE16
PL_DDR4_CS_BIO_L21P_T3L_N4_AD8P_45AE18
PL_DDR4_OTDIO_L17P_T2U_N8_AD10P_45AG19
PL_DDR4_PARIO_L20N_T3L_N3_AD1N_45AF14
PL_DDR4_RSTIO_L15N_T2L_N5_AD11N_45AG16

表1-3-2 DDR4 SDRAM引脚分配

QSPI Flash

开发板配有2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1-4-1。
位号芯片类型容量厂家
U14N25Q128A128MbitNumonyx

表1-4-1 QSPI Flash的型号和参数

QSPI FLASH连接到FPGA芯片的BANK0的专用管脚上,其中时钟管脚连接到BANK0的CCLK0上,其它数据信号分别连接到BANK0的D00~D03和FCS管脚上。图1-4-2为QSPI Flash和FPGA芯片的连接示意图。

图片展示了FPGA与QSPI Flash之间的连接示意图。FPGA被分为两个部分,分别为BANK 0和BANK 65。每个BANK都通过QSPI_CCLK、QSPI0_CS_B和QSPI0_IO0~QSPI0_IO3与QSPI Flash(N25Q128A)相连。图中还标注了FPGA引脚名和引脚号,如QSPI_CCLK对应CCLK_0,QSPI0_CS_B对应RDWR_FCS_B_0等。该图在文档中用于说明QSPI Flash的连接方式,帮助读者理解FPGA与外部存储器之间的通信机制。

图1-4-2 QSPI Flash连接示意图

芯片引脚分配:

信号名称FPGA引脚名FPGA引脚号
QSPI_CCLKCCLK_0AA9
QSPI0_CS_BRDWR_FCS_B_0U7
QSPI0_IO0D00_MOSI_0AC7
QSPI0_IO1D01_DIN_0AB7
QSPI0_IO2D02_0AA7
QSPI0_IO3D03_0Y7
信号名称FPGA引脚名FPGA引脚号
QSPI_CCLKCCLK_0AA9
QSPI1_CS_BIO_L2N_T0L_N3_FWE_FCS2_B_65G26
QSPI1_IO0IO_L22P_T3U_N6_DBC_AD0P_D04_65M20
QSPI1_IO1IO_L22N_T3U_N7_DBC_AD0N_D05_65L20
QSPI1_IO2IO_L21P_T3L_N4_AD8P_D06_65R21
QSPI1_IO3IO_L21N_T3L_N5_AD8N_D07_65R22

表1-4-2 QSPI Flash引脚分配

时钟配置

200Mhz的差分时钟源

核心板上提供了一个差分200MHz的时钟源为FPGA提供系统时钟。晶振差分输出连接到FPGA BANK45,这个时钟可以用来驱动FPGA内DDR控制器工作时钟和其它的用户逻辑电路。该时钟源的原理图如图1-5-1所示

图片内容:该图展示了200MHz时钟源的原理图,包括一个PLL(锁相环)电路,以及相关的电容、电阻和电感元件。图中还标注了PL_CLK0_P和PL_CLK0_N两个信号引脚,分别对应FPGA引脚AK17和AK16。图片在上下文中的作用:该图是文档中时钟配置部分的核心内容,用于说明200MHz时钟源的工作原理和引脚分配,帮助读者理解系统时钟的配置细节。

图1-5-1 200MHz时钟源

系统时钟引脚分配表:

信号名称FPGA引脚
PL_CLK0_PAK17
PL_CLK0_NAK16

表1-5-1 200MHz时钟源引脚分配

LED 灯

核心板上有2个红色LED灯,其中1个是电源指示灯(PWR),1个是配置LED灯(DONE)。上电后电源指示灯和DONE灯会亮起;当FPGA 配置程序后,DONE LED灯会熄灭。LED灯硬件连接的示意图如图1-6-1所示:

图片内容:该图展示了核心板LED灯的硬件连接示意图。FPGA通过BANK 0与电平转换器相连,电平转换器再连接到两个LED灯。电源指示灯(D1)连接到3.3V电源,配置LED灯(D2)连接到3.3V电源并通过电容接地。图片在上下文中的作用:该图详细说明了核心板上两个LED灯的硬件连接方式,包括电源指示灯和配置LED灯的连接路径,帮助读者理解LED灯的工作原理及其与FPGA的接口关系。

图1-6-1 核心板LED灯硬件连接示意图

电源

ACKU060核心板供电电压为DC12V,通过连接底板供电。板上的电源设计示意图如下图1-7-1所示:

图片展示了一个电源设计示意图,其中+12V电源通过DCDC电源芯片MYMGK1R820ERSR产生+0.95V的FPGA核心电源,电流高达20A。此外,+12V电源还通过DCDC芯片ETA1471产生+1.2V、+1.8V、+3.3V和MGTAVTT四路电源。GTX收发器使用的MGTAVCC由DCDC芯片ETA8156产生,另外通过LDO芯片SPX3819-1-8产生GTX的辅助电源+1.8V。该图详细说明了电源设计的各个步骤和转换过程,确保了电源的稳定性和可靠性。

图1-7-1 原理图中电源接口部分

+12V通过DCDC电源芯片MYMGK1R820ERSR产生+0.95V的FPGA核心电源,电流高达20A,远远满足核心电压的电流需求。+12V电源再通过DCDC芯片ETA1471来产生+1.2V,+1.8V +3.3V和MGTAVTT四路电源。GTX收发器使用的MGTAVCC由DCDC芯片ETA8156产生,另外通过一个LDO芯片SPX3819-1-8产生GTX的辅助电源+1.8V。DDR4的VTT和VREF电压由TPS51200来产生。

结构图

图片展示了一块电路板的结构图,尺寸为80.0 mm x 60.0 mm x 50.0 mm。电路板上分布着多个电子元件,包括电源接口、DCDC电源芯片、LDO芯片等。图片在上下文中用于展示AXKU062开发板的结构布局,帮助读者理解电源设计示意图中的各个部分在实际电路板上的位置和连接关系。

图1-8-1 正面图(Top View)

连接器管脚定义

核心板一共扩展出6个高速扩展口,使用4个120Pin的连接器(J1,J3,J4,J5)和2个80Pin的连接器(J2,J6)跟底板连接,连接器使用松下的AXK5A2137YG和AXK580137YG,对应底板的连接器型号为AXK6A2337YG和AXK680337YG。J1连接器为BANK66和BANK68的信号,电平标准为1.8V。

J1连接器的引脚分配

J1管脚信号名称FPGA引脚号J1管脚信号名称FPGA引脚号
1B66_L3_NC82B66_L1_NE8
3B66_L3_PD84B66_L1_PF8
5B66_L7_NK86B66_L2_NA9
7B66_L7_PL88B66_L2_PB9
9GND-10GND-
11B66_L9_NH812B66_L4_NA10
13B66_L9_PJ814B66_L4_PB10
15B66_L8_NH916B66_L11_NF9
17B66_L8_PJ918B66_L11_PG9
19GND-20GND-
21B66_L10_NJ1022B66_L12_NF10
23B66_L10_PK1024B66_L12_PG10
25B66_L5_NC926B66_L6_ND10
27B66_L5_PD928B66_L6_PE10
29GND-30GND-
31B66_L17_NK1232B66_L13_NG11
33B66_L17_PL1234B66_L13_PH11
35B66_L19_ND1136B66_L15_NJ11
37B66_L19_PE1138B66_L15_PK11
39GND-40GND-
41B66_L16_NK1342B66_L14_NG12
43B66_L16_PL1344B66_L14_PH12
45B66_L20_NB1246B66_L18_NH13
47B66_L20_PC1248B66_L18_PJ13
49GND-50GND-
51B66_L22_NE1352B66_L21_NB11
53B66_L22_PF1354B66_L21_PC11
55B66_L24_NC1356B66_L23_NA12
57B66_L24_PD1358B66_L23_PA13
59GND-60GND-
61B68_L9_NF1462B68_L19_NJ14
63B68_L9_PF1564B68_L19_PJ15
65B68_L8_ND1566B68_L21_NK15
67B68_L8_PE1568B68_L21_PL15
69GND-70GND-
71B68_L15_NG1472B68_L11_ND16
73B68_L15_PG1574B68_L11_PE16
75B68_L20_NK1776B68_L23_NJ16
77B68_L20_PK1878B68_L23_PK16
79GND-80GND-
81B68_L16_NF1982B68_L10_ND18
83B68_L16_PG1984B68_L10_PD19
85B68_L18_NH1886B68_L1_NA14
87B68_L18_PH1988B68_L1_PB14
89GND-90GND-
91B68_L22_NJ1892B68_L3_NA15
93B68_L22_PJ1994B68_L3_PB15
95B68_L24_NL1896B68_L5_NB16
97B68_L24_PL1998B68_L5_PB17
99GND-100GND-
101B68_L13_NG16102B68_L7_NC14
103B68_L13_PG17104B68_L7_PD14
105B68_L14_NF17106B68_L6_NC17
107B68_L14_PF18108B68_L6_PC18
109GND-110GND-
111B68_L12_NE17112B68_L2_NA18
113B68_L12_PE18114B68_L2_PA19
115B68_L17_NH16116B68_L4_NB19
117B68_L17_PH17118B68_L4_PC19
119GND-120GND-

表1-9-1 J1连接器的引脚分配

J2连接器80PIN,连接收发器BANK226~228的高速差分信号。

J2连接器的引脚分配

J2管脚信号名称FPGA引脚号J2管脚信号名称FPGA引脚号
1GND-2GND-
3226_TX2_NU34226_RX2_NT1
5226_TX2_PU46226_RX2_PT2
7GND-8GND-
9226_TX3_NR310226_RX3_NP1
11226_TX3_PR412226_RX3_PP2
13GND-14GND-
15226_CLK1_NT516226_CLK0_NV5
17226_CLK1_PT618226_CLK0_PV6
19GND-20GND-
21227_TX0_PN422227_RX0_PM2
23227_TX0_NN324227_RX0_NM1
25GND-26GND-
27227_TX1_PL428227_RX1_PK2
29227_TX1_NL330227_RX1_NK1
31GND-32GND-
33227_TX2_PJ434227_RX2_PH2
35227_TX2_NJ336227_RX2_NH1
37GND-38GND-
39227_TX3_PG440227_RX3_PF2
41227_TX3_NG342227_RX3_NF1
43GND-44GND-
45227_CLK1_PM646227_CLK0_PP6
47227_CLK1_NM548227_CLK0_NP5
49GND-50GND-
51228_TX0_PF652228_RX0_PE4
53228_TX0_NF554228_RX0_NE3
55GND-56GND-
57228_TX1_PD658228_RX1_PD2
59228_TX1_ND560228_RX1_ND1
61GND-62GND-
63228_TX2_PC464228_RX2_PB2
65228_TX2_NC366228_RX2_NB1
67GND-68GND-
69228_TX3_PB670228_RX3_PA4
71228_TX3_NB572228_RX3_NA3
73GND-74GND-
75228_CLK1_PH676228_CLK0_PK6
77228_CLK1_NH578228_CLK0_NK5
79GND-80GND-

表1-9-2 J2连接器的引脚分配

J3为收发器BANK224~226的高速差分信号和部分BANK64,BANK65的信号

J3连接器的引脚分配

J3管脚信号名称FPGA引脚号J3管脚信号名称FPGA引脚号
1B64_L7_NAF132B64_L21_NAL9
3B64_L7_PAE134B64_L21_PAK10
5B64_L11_NAH126B64_L24_NAL8
7B64_L11_PAG128B64_L24_PAK8
9GNDL710GND-
11B64_L9_NAF1212B64_L12_NAH11
13B64_L9_PAE1214B64_L12_PAG11
15B64_L13_NAG1016B64_L14_NAG9
17B64_L13_PAF1018B64_L14_PAF9
19GNDL720GND-
21B64_L10_NAE1122B64_L15_NAF8
23B64_L10_PAD1124B64_L15_PAE8
25B64_L18_NAH826B64_L16_NAE10
27B64_L18_PAH928B64_L16_PAD10
29GNDL730GND-
31B64_L17_NAD832FPGA_TCKAC9
33B64_L17_PAD934FPGA_TDOU9
35B64_L23_NAJ836FPGA_TMSW9
37B64_L23_PAJ938FPGA_TDIV9
39GNDL740GND-
41B65_T0UH2342B66_T3UE12
43B65_T3UK2244B66_T2UF12
45B65_T1UN2346B66_T1UL9
47B65_T2UN2748NC-
49GNDL750GND-
51224_TX0_NAN352224_RX0_NAP1
53224_TX0_PAN454224_RX0_PAP2
55GNDL756GND-
57224_TX1_NAM558224_RX1_NAM1
59224_TX1_PAM660224_RX1_PAM2
61GNDL762GND-
63224_TX2_NAL364224_RX2_NAK1
65224_TX2_PAL466224_RX2_PAK2
67GNDL768GND-
69224_TX3_NAK570224_RX3_NAJ3
71224_TX3_PAK672224_RX3_PAJ4
73GNDL774GND-
75224_CLK1_NAD576224_CLK0_NAF5
77224_CLK1_PAD678224_CLK0_PAF6
79GNDL780GND-
81225_TX0_NAH582225_RX0_NAH1
83225_TX0_PAH684225_RX0_PAH2
85GNDL786GND-
87225_TX1_NAG388225_RX1_NAF1
89225_TX1_PAG490225_RX1_PAF2
91GNDL792GND-
93225_TX2_NAE394225_RX2_NAD1
95225_TX2_PAE496225_RX2_PAD2
97GNDL798GND-
99225_TX3_NAC3100225_RX3_NAB1
101225_TX3_PAC4102225_RX3_PAB2
103GNDL7104GND-
105225_CLK1_NY5106225_CLK0_NAB5
107225_CLK1_PY6108225_CLK0_PAB6
109GNDL7110GND-
111226_TX0_NAA3112226_RX0_NY1
113226_TX0_PAA4114226_RX0_PY2
115GNDL7116GND-
117226_TX1_NW3118226_RX1_NV1
119226_TX1_PW4120226_RX1_PV2

表1-9-3 J3连接器的引脚分配

J4连接BANK48和部分BANK64的信号。

J4连接器的引脚分配

J4管脚信号名称FPGA引脚号J4管脚信号名称FPGA引脚号
1B48_L8_NAG342B48_T2UAA33
3B48_L8_PAF334B48_T1UAE31
5B48_L7_NAG326B48_T3UV32
7B48_L7_PAG318B47_T3UU29
9GND-10GND-
11B48_L10_NAF3412B48_L18_NAD33
13B48_L10_PAE3314B48_L18_PAC33
15B48_L9_NAF3216B48_L23_NV34
17B48_L9_PAE3218B48_L23_PU34
19GND-20GND-
21B48_L12_NAC3222B48_L21_NW34
23B48_L12_PAC3124B48_L21_PV33
25B48_L11_NAD3126B48_L17_NAB34
27B48_L11_PAD3028B48_L17_PAA34
29GND-30GND-
31B48_L13_NAB3232B48_L15_NAD34
33B48_L13_PAA3234B48_L15_PAC34
35B48_L4_NAG2936B48_L19_NY33
37B48_L4_PAF2938B48_L19_PW33
39GND-40GND-
41B48_L2_NAF2842B48_L6_NAG30
43B48_L2_PAE2844B48_L6_PAF30
45B48_L1_NAF2746B48_L5_NAE30
47B48_L1_PAE2748B48_L5_PAD29
49GND-50GND-
51B48_L3_NAD2852B48_L16_NAB29
53B48_L3_PAC2854B48_L16_PAA29
55B48_L14_NAB3156B48_L24_NW31
57B48_L14_PAB3058B48_L24_PV31
59GND-60GND-
61B48_L20_NY3062NC-
63B48_L20_PW3064NC-
65B48_L22_NY3266NC-
67B48_L22_PY3168NC-
69GND-70GND-
71B47_T1UY2272NC-
73B47_T2UY2174NC-
75NC-76NC-
77NC-78NC-
79GNDL780GND-
81NC-82NC-
83NC-84NC-
85NC-86NC-
87NC-88POWER_PG-
89GND-90GND-
91B64_L8_NAJ1392B64_T1UAJ11
93B64_L8_PAH1394B64_T3UAM9
95B64_L6_NAL1396B64_T0UAK11
97B64_L6_PAK1398B64_T2UAJ10
99GND-100GND-
101B64_L1_NAP10102B64_L2_NAP13
103B64_L1_PAP11104B64_L2_PAN13
105B64_L4_NAN12106B64_L22_NAP8
107B64_L4_PAM12108B64_L22_PAN8
109GND-110GND-
111B64_L20_NAP9112B64_L19_NAM10
113B64_L20_PAN9114B64_L19_PAL10
115B64_L3_NAN11116B64_L5_NAL12
117B64_L3_PAM11118B64_L5_PAK12
119GND-120GND-

表1-9-4 J4连接器的引脚分配

J5连接BANK47和部分BANK65的信号。

J5连接器的引脚分配

J5管脚信号名称FPGA引脚号J5管脚信号名称FPGA引脚号
1B65_L10_NK232NC-
3B65_L10_PL224NC-
5B65_L6_NH246B65_L23_NM21
7B65_L6_PJ238B65_L23_PN21
9GNDL710GND-
11B65_L19_NM2212NC-
13B65_L19_PN2214B65_L2_PG25
15B65_L9_NK2516B65_L1_NG27
17B65_L9_PL2518B65_L1_PH27
19GNDL720GND-
21B65_L24_NK2122B65_L5_NH26
23B65_L24_PK2024B65_L5_PJ26
25B65_L12_NM2426B65_L4_NJ25
27B65_L12_PN2428B65_L4_PJ24
29GNDL730GND-
31B65_L20_NP2132B65_L3_NK27
33B65_L20_PP2034B65_L3_PK26
35B65_L7_NL2736B65_L11_NM26
37B65_L7_PM2738B65_L11_PM25
39GNDL740GND-
41B65_L13_NN2642B65_L18_NP23
43B65_L13_PP2644B65_L18_PR23
45B65_L14_NP2546B65_L15_NR27
47B65_L14_PP2448B65_L15_PT27
49GND-50GND-
51B65_L8_NL2452B65_L17_NR26
53B65_L8_PL2354B65_L17_PR25
55NC-56B65_L16_NT25
57NC-58B65_L16_PT24
59GNDL760GND-
61B47_L11_NAA2362B47_L19_NV28
63B47_L11_PY2364B47_L19_PV27
65B47_L14_NY2566B47_L22_NU27
67B47_L14_PW2568B47_L22_PU26
69GND-70GND-
71B47_L7_NAB2272B47_L20_NU25
73B47_L7_PAA2274B47_L20_PU24
75B47_L21_NY2876B47_L17_NT23
77B47_L21_PW2878B47_L17_PT22
79GND-80GND-
81B47_L3_NAC2482B47_L15_NU22
83B47_L3_PAB2484B47_L15_PU21
85B47_L23_NW2986B47_L24_NW26
87B47_L23_PV2988B47_L24_PV26
89GND-90GND-
91B47_L10_NAC2192B47_L13_NW24
93B47_L10_PAB2194B47_L13_PW23
95B47_L5_NAB2796B47_L1_NY27
97B47_L5_PAA2798B47_L1_PY26
99GND-100GND-
101B47_L9_NAB20102B47_L12_NAA25
103B47_L9_PAA20104B47_L12_PAA24
105B47_L4_NAC27106B47_L6_NAB26
107B47_L4_PAC26108B47_L6_PAB25
109GND-110GND-
111B47_L8_NAC23112B47_L16_NV23
113B47_L8_PAC22114B47_L16_PV22
115B47_L2_NAD26116B47_L18_NW21
117B47_L2_PAD25118B47_L18_PV21
119GND-120GND-

表1-9-5 J5连接器的引脚分配

J6连接12V电源,BANK66,和部分BANK68的信号。

J6连接器的引脚分配

J6管脚信号名称FPGA引脚号J6管脚信号名称FPGA引脚号
1+12V-2+12V-
3+12V-4+12V-
5+12V-6+12V-
7+12V-8+12V-
9+12V-10+12V-
11GND-12GND-
13B67_L17_NA2014B67_L8_NA25
15B67_L17_PB2016B67_L8_PB25
17B67_L16_NC2218B67_L6_NA28
19B67_L16_PC2120B67_L6_PA27
21GND-22GND-
23B67_L15_NB2224B67_L13_NC23
25B67_L15_PB2126B67_L13_PD23
27B67_L11_ND2528B67_L12_NC24
29B67_L11_PE2530B67_L12_PD24
31GND-32GND-
33B67_L18_ND2134B67_L4_NA29
35B67_L18_PD2036B67_L4_PB29
37B67_L20_NE2138B67_L2_NB27
39B67_L20_PE2040B67_L2_PC27
41GND-42GND-
43B67_L14_NE2344B67_L1_NE27
45B67_L14_PE2246B67_L1_PF27
47B67_L22_NF2048B67_L10_NA24
49B67_L22_PG2050B67_L10_PB24
51GND-52GND-
53B67_L19_NF2554B67_L9_NB26
55B67_L19_PG2456B67_L9_PC26
57B67_L24_NG2158B67_L5_NC28
59B67_L24_PH2160B67_L5_PD28
61GND-62GND-
63B67_L21_NF2464B67_L3_ND29
65B67_L21_PF2366B67_L3_PE28
67B67_L23_NF2268B67_L7_ND26
69B67_L23_PG2270B67_L7_PE26
71GND-72GND-
73B68_T1UC1674B67_T1UA23
75B68_T2UH1476B67_T2UA22
77B68_T3UL1778B67_T3UH22
79NC-80NC-

表1-9-6 J6连接器的引脚分配

二、扩展板

简介

通过前面的功能简介,我们可以了解到扩展板部分的功能

  • 2路光纤接口
  • 1路PCIEx8接口
  • 1路USB Uart接口
  • 1路以太网RJ45接口
  • 3个标准的FMC 的扩展口
  • 1路Micro SD接口
  • 2路SMA接口
  • EEPROM和温湿度传感器
  • JTAG调试接口
  • 7个发光二极管LED
  • 2个用户按键

PCIE X8 接口

AXKU062 配备了一个PCIe3.0 x8 的接口,8 对收发器连接到PCIEx8 的金手指上,能实现PCIEex8,PCIEex4, PCIex2, PCIex1 的数据通信。

PCIe 接口的收发信号直接跟FPGA BANK224, BANK225 的GTH 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FPGA 的收发器上,单通道通信速率可高达8Gbps 带宽。

开发板的PCIe 接口的设计示意图如下图2-2-1 所示,其中TX 发送信号用AC 耦合模式连接。

图片内容:该图展示了PCIe x8接口与FPGA之间的连接关系。FPGA的BANK224和BANK225的GTH收发器通过差分信号方式连接到8路TX和RX信号上,单通道通信速率可达8Gbps。右侧的PCIe x8金手指与FPGA的BANK65相连,表明PCIe接口的信号通过FPGA的特定引脚进行传输。 图片作用:此图在文档中用于直观展示PCIe x8接口的设计示意图,帮助读者理解PCIe接口与FPGA之间的信号连接方式和引脚分配,从而更好地理解开发板的PCIe接口设计。

图2-2-1 PCIe 插槽设计示意图

PCIe x8接口FPGA引脚分配如下:

信号名称FPGA引脚名引脚号备注
PCIE_RX0_NMGTHRXN3_225AB1PCIE 通道0 数据接收负
PCIE_RX0_PMGTHRXP3_225AB2PCIE 通道0 数据接收正
PCIE_RX1_NMGTHRXN2_225AD1PCIE 通道1 数据接收负
PCIE_RX1_PMGTHRXP2_225AD2PCIE 通道1 数据接收正
PCIE_RX2_NMGTHRXN1_225AF1PCIE 通道2 数据接收负
PCIE_RX2_PMGTHRXP1_225AF2PCIE 通道2 数据接收正
PCIE_RX3_NMGTHRXN0_225AH1PCIE通道3数据接收负
PCIE_RX3_PMGTHRXP0_225AH2PCIE通道3数据接收正
PCIE_RX4_NMGTHRXN3_224AJ3PCIE通道4数据接收负
PCIE_RX4_PMGTHRXP3_224AJ4PCIE通道4数据接收正
PCIE_RX5_NMGTHRXN2_224AK1PCIE通道5数据接收负
PCIE_RX5_PMGTHRXP2_224AK2PCIE通道5数据接收正
PCIE_RX6_NMGTHRXN1_224AM1PCIE通道6数据接收负
PCIE_RX6_PMGTHRXP1_224AM2PCIE通道6数据接收正
PCIE_RX7_NMGTHRXN0_224AP1PCIE通道7数据接收负
PCIE_RX7_PMGTHRXP0_224AP2PCIE通道7数据接收正
PCIE_TX0_NMGTHTXN3_225AC3PCIE通道0数据发送负
PCIE_TX0_PMGTHTXP3_225AC4PCIE通道0数据发送正
PCIE_TX1_NMGTHTXN2_225AE3PCIE通道1数据发送负
PCIE_TX1_PMGTHTXP2_225AE4PCIE通道1数据发送正
PCIE_TX2_NMGTHTXN1_225AG3PCIE通道2数据发送负
PCIE_TX2_PMGTHTXP1_225AG4PCIE通道2数据发送正
PCIE_TX3_NMGTHTXN0_225AH5PCIE通道3数据发送负
PCIE_TX3_PMGTHTXP0_225AH6PCIE通道3数据发送正
PCIE_TX4_NMGTHTXN3_224AK5PCIE通道4数据发送负
PCIE_TX4_PMGTHTXP3_224AK6PCIE通道4数据发送正
PCIE_TX5_NMGTHTXN2_224AL3PCIE通道5数据发送负
PCIE_TX5_PMGTHTXP2_224AL4PCIE通道5数据发送正
PCIE_TX6_NMGTHTXN1_224AM5PCIE通道6数据发送负
PCIE_TX6_PMGTHTXP1_224AM6PCIE通道6数据发送正
PCIE_TX7_NMGTHTXN0_224AN3PCIE通道7数据发送负
PCIE_TX7_PMGTHTXP0_224AN4PCIE通道7数据发送正
PCIE_CLK_NMGTREFCLK0N_225AB5PCIE通道参考时钟负
PCIE_CLK_PMGTREFCLK0P_225AB6PCIE通道参考时钟正
PCIE_PERSTIO_T3U_N12_PERSTN0_65K22PCIE板卡的复位信号

表2-2-1 PCIe引脚分配

SFP+光纤接口

AXKU062开发板上有2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2个光纤接口中进行光纤数据通信。2路光纤接口分别跟FPGA的BANK226的GTH收发器的2路RX/TX相连接,TX信号和RX信号都是以差分信号方式连接FPGA和光模块,每路TX发送和RX接收数据速率高达12.5Gb/s。BANK226的GXH收发器的参考时钟由是差分晶振156.25M提供。

FPGA和SFP光纤设计示意图如下图7-1所示:

图片展示了一块FPGA开发板的SFP+光纤接口设计示意图,左侧为FPGA及其内部的BANK226和BANK64模块,右侧为SFP1和SFP2光纤模块。图中详细标注了FPGA引脚与SFP模块之间的连接关系,包括SFP1_TX_P、SFP1_TX_N、SFP1_RX_P、SFP1_RX_N、SFP1_TX_DIS和SFP1_LOSS等信号的分配。图片在文档中用于直观展示FPGA与SFP光纤接口的连接方式,帮助读者理解光纤接口的引脚分配和信号传输关系。

图2-3-1 光纤设计示意图

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_PU4SFP光模块数据发送 Positive
SFP1_TX_NU3SFP光模块数据发送Negative
SFP1_RX_PT2SFP光模块数据接收 Positive
SFP1_RX_NT1SFP光模块数据接收Negative
SFP1_TX_DISAN11SFP光模块光发射禁止,高有效
SFP1_LOSSAP9SFP光接收LOSS信号,高表示没有接收到光信号

表2-3-1 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_PW4SFP光模块数据发送 Positive
SFP2_TX_NW3SFP光模块数据发送Negative
SFP2_RX_PV2SFP光模块数据接收 Positive
SFP2_RX_NV1SFP光模块数据接收Negative
SFP2_TX_DISAM11SFP光模块光发射禁止,高有效
SFP2_LOSSAN9SFP光接收LOSS信号,高表示没有接收到光信号

表2-3-2 第二路光纤引脚分配

千兆以太网接口

AXKU062上有1路千兆以太网接口,GPHY芯片采用Micrel公司的KSZ9031RNX以太网芯片为用户提供网络通信服务。KSZ9031RNX芯片支持10/100/1000 Mbps网络传输速率,通过RGMII接口跟系统的MAC层进行数据通信。KSZ9031RNX支持MDI/MDX自适应,各种速度自适应,Master/Slave自适应,支持MDIO总线进行PHY的寄存器管理。

KSZ9031RNX上电会检测一些特定的IO的电平状态,从而确定自己的工作模式。表2-4-1 描述了GPHY芯片上电之后的默认设定信息

配置Pin脚说明配置值
PHYAD[2:0]MDIO/MDC 模式的PHY地址PHY Address 为 011
CLK125_EN使能125Mhz时钟输出选择使能
LED_MODELED灯模式配置单个LED灯模式
MODE0~MODE3链路自适应和全双工配置10/100/1000自适应,兼容全双工、半双工

表2-4-1 芯片上电信息

当网络连接到千兆以太网时,PHY芯片KSZ9031RNX的数据传输时通过RGMII总线通信,传输时钟为125Mhz,数据在时钟的上升沿和下降样采样。

当网络连接到百兆以太网时,PHY芯片KSZ9031RNX的数据传输时通过RMII总线通信,传输时钟为25Mhz。数据在时钟的上升沿和下降样采样。

以太网PHY芯片连接示意如图2-4-1:

图片展示了FPGA与GPHY芯片(KSZ9031RNX)之间的连接示意图。FPGA通过RGMII总线与GPHY芯片通信,传输时钟为125MHz,数据在时钟的上升沿和下降沿采样。GPHY芯片通过RGMII总线接收来自FPGA的数据。该图在上下文中用于说明当网络连接到千兆以太网时,数据传输的通信方式和时钟频率。

图2-4-1 以太网PHY芯片连接

千兆以太网FPGA引脚分配如下:

信号名称引脚名引脚号备注
PHY_GTXCB48_L21_NW34以太网1发送时钟
PHY_TXD0B48_L18_NAD33以太网1发送数据bit0
PHY_TXD1B48_L18_PAC33以太网1发送数据bit1
PHY_TXD2B48_L23_NV34以太网1发送数据bit2
PHY_TXD3B48_L23_PU34以太网1发送数据bit3
PHY_TXENB48_L21_PV33以太网1发送使能信号
PHY_RXCB48_L12_PAC31以太网1接收时钟
PHY_RXD3B48_L17_NAB34以太网1接收数据Bit0
PHY_RXD2B48_L17_PAA34以太网1接收数据Bit1
PHY_RXD1B48_L15_NAD34以太网1接收数据Bit2
PHY_RXD0B48_L15_PAC34以太网1接收数据Bit3
PHY_RXDVB48_L12_NAC32以太网1接收数据有效信号
PHY_MDCB48_T2UAA33以太网1MDIO管理时钟
PHY_MDIOB48_T1UAE31以太网1MDIO管理数据
PHY_RESETB48_T3UV32以太网芯片复位

表2-4-1 千兆以太网引脚分配

USB转串口

AXKU062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6-1所示:

图片内容:该图展示了USB转串口电路设计的示意图,包括FPGA、电平转换器(TXS0102)和UART-USB模块(CP2102-GM)。FPGA通过UART_TXD和UART_RXD分别连接电平转换器的TX和RX端口,电平转换器再连接到UART-USB模块的RXD和TXD端口。UART-USB模块通过Micro USB接口与外部设备连接。图片中的FPGA引脚分配表详细列出了UART_RXD和UART_TXD的FPGA引脚名和引脚号。 图片作用:此图在文档中用于说明USB转串口电路的设计,帮助读者理解FPGA与UART-USB模块之间的信号传输关系,以及FPGA引脚的具体分配。

图2-5-1 USB转串口示意图

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_RXDB64_T1UAJ11Uart数据输入
UART_TXDB64_T3UAM9Uart数据输出

表2-5-1 USB转串口引脚分配

FMC扩展口

AXKU062开发板带有2路FMC LPC的扩展口和1路FMC HPC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)。

LPC FMC1扩展口有36对差分信号,分别连接到FPGA芯片的BANK47, BANK48的IO上,BANK47和BANK48的IO电平为1.8V。1对速GTH收发器信号连接到BNAK226上。

LPC FMC2扩展口有36对差分信号,分别连接到FPGA芯片的BANK64和BANK65的IO上,IO电平为3.3V。

FMC HPC扩展口包含58对差分IO信号,分别连接FPGA芯片BANK66,BANK67,BANK68,电平标准为1.8V 。8路高速GTH收发信号连接FPGA芯片BANK227,BANK228的IO上。

FPGA和FMC LPC连接器的原理图如图2-6-1, 2-6-2和2-6-3所示:

图片展示了FPGA与FMC1连接器的引脚分配示意图。FPGA的BANK47、BANK48和BANK226分别连接到FMC1连接器的多个引脚,包括FMC1_LA00_P/N、FMC1_LA33_P/N、FMC1_CLK0_P/N、FMC1_CLK1_P/N、FMC1_SCL、FMC1_SDA、FMC1_DPO_C2M_N/P、FMC1_DPO_M2C_N/P以及FMC1_GBTCLK0_M2C_N/P。该图在文档中用于说明FPGA与FMC1连接器的连接方式,帮助读者理解FPGA与FMC1连接器之间的信号传输关系。

图2-6-1 LPC FMC1连接示意图

图片内容:该图展示了FPGA与FMC2连接器之间的连接示意图。FPGA的BANK64和BANK65区域通过FMC2连接器与外部设备相连,连接器上标有FMC2_LA00_P/N至FMC2_LA33_P/N、FMC2_CLK0_P/N、FMC2_CLK1_P/N、FMC2_SCL和FMC2_SDA等引脚,箭头指示了信号的传输方向。 图片作用:此图是文档中关于FPGA和FMC2连接器连接示意图的说明,帮助读者理解FPGA与FMC2连接器之间的信号传输关系,是FPGA与FMC2连接器连接原理图的一部分。

图2-6-2 LPC FMC2连接示意图

FPGA和FMC3 HPC连接器的原理图如图9-3所示:

图片展示了ZYNQ FPGA与FMC HPC连接器的连接示意图。ZYNQ FPGA的BANK66、BANK67、BANK68和BANK227、BANK228以及GTH收发器通过FMC连接器与FMC HPC连接器相连。图片中的箭头表示信号传输方向,具体引脚分配如图中所示。该图在文档中用于说明FPGA与FMC HPC连接器的连接方式,帮助读者理解FPGA与FMC连接器之间的信号传输路径。

图2-6-3 HPC FMC3连接示意图

第1路FMC LPC连接器引脚分配如下:

信号名称FPGA引脚名FPGA引脚号备注
FMC1_LPC_CLK0_NB47_L11_NAA23FMC参考第1路参考时钟N
FMC1_LPC_CLK0_PB47_L11_PY23FMC参考第1路参考时钟P
FMC1_LPC_CLK1_NB48_L14_NAB31FMC参考第2路参考时钟N
FMC1_LPC_CLK1_PB48_L14_PAB30FMC参考第2路参考时钟P
FMC1_LPC_LA00_CC_NB47_L13_NW24FMC参考第0路数据(时钟)N
FMC1_LPC_LA00_CC_PB47_L13_PW23FMC参考第0路数据(时钟)P
FMC1_LPC_LA01_CC_NB47_L12_NAA25FMC参考第1路数据(时钟)N
FMC1_LPC_LA01_CC_PB47_L12_PAA24FMC参考第1路数据(时钟)P
FMC1_LPC_LA02_NB47_L18_NW21FMC参考第2路数据N
FMC1_LPC_LA02_PB47_L18_PV21FMC参考第2路数据P
FMC1_LPC_LA03_NB47_L16_NV23FMC参考第3路数据N
FMC1_LPC_LA03_PB47_L16_PV22FMC参考第3路数据P
FMC1_LPC_LA04_NB47_L6_NAB26FMC参考第4路数据N
FMC1_LPC_LA04_PB47_L6_PAB25FMC参考第4路数据P
FMC1_LPC_LA05_NB47_L23_NW29FMC参考第5路数据N
FMC1_LPC_LA05_PB47_L23_PV29FMC参考第5路数据P
FMC1_LPC_LA06_NB47_L1_NY27FMC参考第6路数据N
FMC1_LPC_LA06_PB47_L1_PY26FMC参考第6路数据P
FMC1_LPC_LA07_NB47_L15_NU22FMC参考第7路数据N
FMC1_LPC_LA07_PB47_L15_PU21FMC参考第7路数据P
FMC1_LPC_LA08_NB47_L24_NW26FMC参考第8路数据N
FMC1_LPC_LA08_PB47_L24_PV26FMC参考第8路数据P
FMC1_LPC_LA09_NB47_L17_NT23FMC参考第9路数据N
FMC1_LPC_LA09_PB47_L17_PT22FMC参考第9路数据P
FMC1_LPC_LA10_NB47_L20_NU25FMC参考第10路数据N
FMC1_LPC_LA10_PB47_L20_PU24FMC参考第10路数据P
FMC1_LPC_LA11_NB47_L3_NAC24FMC参考第11路数据N
FMC1_LPC_LA11_PB47_L3_PAB24FMC参考第11路数据P
FMC1_LPC_LA12_NB47_L22_NU27FMC参考第12路数据N
FMC1_LPC_LA12_PB47_L22_PU26FMC参考第12路数据P
FMC1_LPC_LA13_NB47_L21_NY28FMC参考第13路数据N
FMC1_LPC_LA13_PB47_L21_PW28FMC参考第13路数据P
FMC1_LPC_LA14_NB47_L19_NV28FMC参考第14路数据N
FMC1_LPC_LA14_PB47_L19_PV27FMC参考第14路数据P
FMC1_LPC_LA15_NB47_L14_NY25FMC参考第15路数据N
FMC1_LPC_LA15_PB47_L14_PW25FMC参考第15路数据P
FMC1_LPC_LA16_NB47_L7_NAB22FMC参考第16路数据N
FMC1_LPC_LA16_PB47_L7_PAA22FMC参考第16路数据P
FMC1_LPC_LA17_CC_NB48_L13_NAB32FMC参考第17路数据(时钟)N
FMC1_LPC_LA17_CC_PB48_L13_PAA32FMC参考第17路数据(时钟)P
FMC1_LPC_LA18_CC_NB48_L11_NAD31FMC参考第18路数据(时钟)N
FMC1_LPC_LA18_CC_PB48_L11_PAD30FMC参考第18路数据(时钟)P
FMC1_LPC_LA19_NB48_L16_NAB29FMC参考第19路数据N
FMC1_LPC_LA19_PB48_L16_PAA29FMC参考第19路数据P
FMC1_LPC_LA20_NB48_L24_NW31FMC参考第20路数据N
FMC1_LPC_LA20_PB48_L24_PV31FMC参考第20路数据P
FMC1_LPC_LA21_NB48_L6_NAG30FMC参考第21路数据N
FMC1_LPC_LA21_PB48_L6_PAF30FMC参考第21路数据P
FMC1_LPC_LA22_NB48_L5_NAE30FMC参考第22路数据N
FMC1_LPC_LA22_PB48_L5_PAD29FMC参考第22路数据P
FMC1_LPC_LA23_NB48_L8_NAG34FMC参考第23路数据N
FMC1_LPC_LA23_PB48_L8_PAF33FMC参考第23路数据P
FMC1_LPC_LA24_NB48_L4_NAG29FMC参考第24路数据N
FMC1_LPC_LA24_PB48_L4_PAF29FMC参考第24路数据P
FMC1_LPC_LA25_NB48_L9_NAF32FMC参考第25路数据N
FMC1_LPC_LA25_PB48_L9_PAE32FMC参考第25路数据P
FMC1_LPC_LA26_NB48_L7_NAG32FMC参考第26路数据N
FMC1_LPC_LA26_PB48_L7_PAG31FMC参考第26路数据P
FMC1_LPC_LA27_NB48_L10_NAF34FMC参考第27路数据N
FMC1_LPC_LA27_PB48_L10_PAE33FMC参考第27路数据N
FMC1_LPC_LA28_NB48_L1_NAF27FMC参考第28路数据N
FMC1_LPC_LA28_PB48_L1_PAE27FMC参考第28路数据P
FMC1_LPC_LA29_NB48_L2_NAF28FMC参考第29路数据N
FMC1_LPC_LA29_PB48_L2_PAE28FMC参考第29路数据P
FMC1_LPC_LA30_NB48_L3_NAD28FMC参考第30路数据N
FMC1_LPC_LA30_PB48_L3_PAC28FMC参考第30路数据P
FMC1_LPC_LA31_NB48_L19_NY33FMC参考第31路数据N
FMC1_LPC_LA31_PB48_L19_PW33FMC参考第31路数据P
FMC1_LPC_LA32_NB48_L22_NY32FMC参考第32路数据N
FMC1_LPC_LA32_PB48_L22_PY31FMC参考第32路数据P
FMC1_LPC_LA33_NB48_L20_NY30FMC参考第33路数据N
FMC1_LPC_LA33_PB48_L20_PW30FMC参考第33路数据P
FMC1_LPC_SCLB47_L10_NAC21FMC I2C总线时钟
FMC1_LPC_SDAB47_L10_PAB21FMC I2C总线数据
FMC1_DP0_C2M_N226_TX3_NR3收发器数据输出P
FMC1_DP0_C2M_P226_TX3_PR4收发器数据输出N
FMC1_DP0_M2C_N226_RX3_NP1收发器数据输入P
FMC1_DP0_M2C_P226_RX3_PP2收发器数据输入N
FMC1_GBTCLK0_M2C_N226_CLK0_NV5收发器参考时钟P
FMC1_GBTCLK0_M2C_P226_CLK0_PV6收发器参考时钟N

表2-6-1 第一路LPC FMC连接器引脚分配

第2路FMC LPC连接器引脚分配如下:

信号名称FPGA引脚名FPGA 引脚号备注
FMC2_LPC_CLK0_NB65_L13_NN26FMC参考第1路参考时钟N
FMC2_LPC_CLK0_PB65_L13_PP26FMC参考第1路参考时钟P
FMC2_LPC_CLK1_NB64_L11_NAH12FMC参考第2路参考时钟N
FMC2_LPC_CLK1_PB64_L11_PAG12FMC参考第2路参考时钟P
FMC2_LPC_LA00_CC_NB65_L14_NP25FMC参考第0路数据(时钟)N
FMC2_LPC_LA00_CC_PB65_L14_PP24FMC参考第0路数据(时钟)P
FMC2_LPC_LA01_CC_NB65_L11_NM26FMC参考第1路数据(时钟)N
FMC2_LPC_LA01_CC_PB65_L11_PM25FMC参考第1路数据(时钟)P
FMC2_LPC_LA02_NB65_L17_NR26FMC参考第2路数据N
FMC2_LPC_LA02_PB65_L17_PR25FMC参考第2路数据P
FMC2_LPC_LA03_NB65_L7_NL27FMC参考第3路数据N
FMC2_LPC_LA03_PB65_L7_PM27FMC参考第3路数据P
FMC2_LPC_LA04_NB65_L15_NR27FMC参考第4路数据N
FMC2_LPC_LA04_PB65_L15_PT27FMC参考第4路数据P
FMC2_LPC_LA05_NB65_L4_NJ25FMC参考第5路数据N
FMC2_LPC_LA05_PB65_L4_PJ24FMC参考第5路数据P
FMC2_LPC_LA06_NB65_L3_NK27FMC参考第6路数据N
FMC2_LPC_LA06_PB65_L3_PK26FMC参考第6路数据P
FMC2_LPC_LA07_NB65_L5_NH26FMC参考第7路数据N
FMC2_LPC_LA07_PB65_L5_PJ26FMC参考第7路数据P
FMC2_LPC_LA08_NB65_L18_NP23FMC参考第8路数据N
FMC2_LPC_LA08_PB65_L18_PR23FMC参考第8路数据P
FMC2_LPC_LA09_NB65_L1_NG27FMC参考第9路数据N
FMC2_LPC_LA09_PB65_L1_PH27FMC参考第9路数据P
FMC2_LPC_LA10_NB65_L20_NP21FMC参考第10路数据N
FMC2_LPC_LA10_PB65_L20_PP20FMC参考第10路数据P
FMC2_LPC_LA11_NB65_L9_NK25FMC参考第11路数据N
FMC2_LPC_LA11_PB65_L9_PL25FMC参考第11路数据P
FMC2_LPC_LA12_NB65_L12_NM24FMC参考第12路数据N
FMC2_LPC_LA12_PB65_L12_PN24FMC参考第12路数据P
FMC2_LPC_LA13_NB65_L19_NM22FMC参考第13路数据N
FMC2_LPC_LA13_PB65_L19_PN22FMC参考第13路数据P
FMC2_LPC_LA14_NB65_L23_NM21FMC参考第14路数据N
FMC2_LPC_LA14_PB65_L23_PN21FMC参考第14路数据P
FMC2_LPC_LA15_NB65_L10_NK23FMC参考第15路数据N
FMC2_LPC_LA15_PB65_L10_PL22FMC参考第15路数据P
FMC2_LPC_LA16_NB65_L6_NH24FMC参考第16路数据N
FMC2_LPC_LA16_PB65_L6_PJ23FMC参考第16路数据P
FMC2_LPC_LA17_CC_NB64_L13_NAG10FMC参考第17路数据(时钟)N
FMC2_LPC_LA17_CC_PB64_L13_PAF10FMC参考第17路数据(时钟)P
FMC2_LPC_LA18_CC_NB64_L12_NAH11FMC参考第18路数据(时钟)N
FMC2_LPC_LA18_CC_PB64_L12_PAG11FMC参考第18路数据(时钟)P
FMC2_LPC_LA19_NB64_L17_NAD8FMC参考第19路数据N
FMC2_LPC_LA19_PB64_L17_PAD9FMC参考第19路数据P
FMC2_LPC_LA20_NB64_L23_NAJ8FMC参考第20路数据N
FMC2_LPC_LA20_PB64_L23_PAJ9FMC参考第20路数据P
FMC2_LPC_LA21_NB64_L14_NAG9FMC参考第21路数据N
FMC2_LPC_LA21_PB64_L14_PAF9FMC参考第21路数据P
FMC2_LPC_LA22_NB64_L15_NAF8FMC参考第22路数据N
FMC2_LPC_LA22_PB64_L15_PAE8FMC参考第22路数据P
FMC2_LPC_LA23_NB64_L16_NAE10FMC参考第23路数据N
FMC2_LPC_LA23_PB64_L16_PAD10FMC参考第23路数据P
FMC2_LPC_LA24_NB64_L1_NAP10FMC参考第24路数据N
FMC2_LPC_LA24_PB64_L1_PAP11FMC参考第24路数据P
FMC2_LPC_LA25_NB64_L4_NAN12FMC参考第25路数据N
FMC2_LPC_LA25_PB64_L4_PAM12FMC参考第25路数据P
FMC2_LPC_LA26_NB64_L21_NAL9FMC参考第26路数据N
FMC2_LPC_LA26_PB64_L21_PAK10FMC参考第26路数据P
FMC2_LPC_LA27_NB64_L24_NAL8FMC参考第27路数据N
FMC2_LPC_LA27_PB64_L24_PAK8FMC参考第27路数据P
FMC2_LPC_LA28_NB64_L18_NAH8FMC参考第28路数据N
FMC2_LPC_LA28_PB64_L18_PAH9FMC参考第28路数据P
FMC2_LPC_LA29_NB64_L6_NAL13FMC参考第29路数据N
FMC2_LPC_LA29_PB64_L6_PAK13FMC参考第29路数据P
FMC2_LPC_LA30_NB64_L8_NAJ13FMC参考第30路数据N
FMC2_LPC_LA30_PB64_L8_PAH13FMC参考第30路数据P
FMC2_LPC_LA31_NB64_L10_NAE11FMC参考第31路数据N
FMC2_LPC_LA31_PB64_L10_PAD11FMC参考第31路数据P
FMC2_LPC_LA32_NB64_L7_NAF13FMC参考第32路数据N
FMC2_LPC_LA32_PB64_L7_PAE13FMC参考第32路数据P
FMC2_LPC_LA33_NB64_L9_NAF12FMC参考第33路数据N
FMC2_LPC_LA33_PB64_L9_PAE12FMC参考第33路数据P
FMC2_LPC_SCLB65_L24_NK21FMC I2C总线时钟
FMC2_LPC_SDAB65_L24_PK20FMC I2C总线数据

表2-6-2 第二路LPC FMC连接器引脚分配

第3路FMC HPC连接器引脚分配如下:

信号名FPGA引脚名FPGA引脚号备注
FMC_HPC_CLK0_M2C_NB67_L11_ND25FMC第0路输入参考时钟N
FMC_HPC_CLK0_M2C_PB67_L11_PE25FMC第0路输入参考时钟P
FMC_HPC_CLK1_M2C_NB66_L13_NG11FMC第1路输入参考时钟N
FMC_HPC_CLK1_M2C_PB66_L13_PH11FMC第1路输入参考时钟P
FMC_HPC_LA00_CC_NB67_L14_NE23FMC LA第0路数据(时钟)N
FMC_HPC_LA00_CC_PB67_L14_PE22FMC LA第0路数据(时钟)P
FMC_HPC_LA01_CC_NB67_L13_NC23FMC LA第1路数据(时钟)N
FMC_HPC_LA01_CC_PB67_L13_PD23FMC LA第1路数据(时钟)P
FMC_HPC_LA02_NB67_L8_NA25FMC LA第2路数据N
FMC_HPC_LA02_PB67_L8_PB25FMC LA第2路数据P
FMC_HPC_LA03_NB67_L6_NA28FMC LA第3路数据N
FMC_HPC_LA03_PB67_L6_PA27FMC LA第3路数据P
FMC_HPC_LA04_NB67_L2_NB27FMC LA第4路数据N
FMC_HPC_LA04_PB67_L2_PC27FMC LA第4路数据P
FMC_HPC_LA05_NB67_L12_NC24FMC LA第5路数据N
FMC_HPC_LA05_PB67_L12_PD24FMC LA第5路数据P
FMC_HPC_LA06_NB67_L4_NA29FMC LA第6路数据P
FMC_HPC_LA06_PB67_L4_PB29FMC LA第6路数据P
FMC_HPC_LA07_NB67_L5_NC28FMC LA第7路数据N
FMC_HPC_LA07_PB67_L5_PD28FMC LA第7路数据P
FMC_HPC_LA08_NB67_L1_NE27FMC LA第8路数据N
FMC_HPC_LA08_PB67_L1_PF27FMC LA第8路数据P
FMC_HPC_LA09_NB67_L9_NB26FMC LA第9路数据N
FMC_HPC_LA09_PB67_L9_PC26FMC LA第9路数据P
FMC_HPC_LA10_NB67_L10_NA24FMC LA第10路数据N
FMC_HPC_LA10_PB67_L10_PB24FMC LA第10路数据P
FMC_HPC_LA11_NB67_L7_ND26FMC LA第11路数据N
FMC_HPC_LA11_PB67_L7_PE26FMC LA第11路数据P
FMC_HPC_LA12_NB67_L3_ND29FMC LA第12路数据N
FMC_HPC_LA12_PB67_L3_PE28FMC LA第12路数据P
FMC_HPC_LA13_NB67_L15_NB22FMC LA第13路数据N
FMC_HPC_LA13_PB67_L15_PB21FMC LA第13路数据P
FMC_HPC_LA14_NB67_L18_ND21FMC LA第14路数据N
FMC_HPC_LA14_PB67_L18_PD20FMC LA第14路数据P
FMC_HPC_LA15_NB67_L17_NA20FMC LA第15路数据N
FMC_HPC_LA15_PB67_L17_PB20FMC LA第15路数据P
FMC_HPC_LA16_NB67_L16_NC22FMC LA第16路数据N
FMC_HPC_LA16_PB67_L16_PC21FMC LA第16路数据P
FMC_HPC_LA17_CC_NB66_L11_NF9FMC LA第17路数据(时钟)N
FMC_HPC_LA17_CC_PB66_L11_PG9FMC LA第17路数据(时钟)P
FMC_HPC_LA18_CC_NB66_L12_NF10FMC LA第18路数据(时钟)N
FMC_HPC_LA18_CC_PB66_L12_PG10FMC LA第18路数据(时钟)P
FMC_HPC_LA19_NB66_L21_NB11FMC LA第19路数据N
FMC_HPC_LA19_PB66_L21_PC11FMC LA第19路数据P
FMC_HPC_LA20_NB66_L23_NA12FMC LA第20路数据N
FMC_HPC_LA20_PB66_L23_PA13FMC LA第20路数据P
FMC_HPC_LA21_NB66_L15_NJ11FMC LA第21路数据N
FMC_HPC_LA21_PB66_L15_PK11FMC LA第21路数据P
FMC_HPC_LA22_NB66_L19_ND11FMC LA第22路数据N
FMC_HPC_LA22_PB66_L19_PE11FMC LA第22路数据P
FMC_HPC_LA23_NB66_L18_NH13FMC LA第23路数据N
FMC_HPC_LA23_PB66_L18_PJ13FMC LA第23路数据P
FMC_HPC_LA24_NB66_L8_NH9FMC LA第24路数据N
FMC_HPC_LA24_PB66_L8_PJ9FMC LA第24路数据P
FMC_HPC_LA25_NB66_L10_NJ10FMC LA第25路数据N
FMC_HPC_LA25_PB66_L10_PK10FMC LA第25路数据P
FMC_HPC_LA26_NB66_L6_ND10FMC LA第26路数据N
FMC_HPC_LA26_PB66_L6_PE10FMC LA第26路数据P
FMC_HPC_LA27_NB66_L5_NC9FMC LA第27路数据N
FMC_HPC_LA27_PB66_L5_PD9FMC LA第27路数据P
FMC_HPC_LA28_NB66_L2_NA9FMC LA第28路数据N
FMC_HPC_LA28_PB66_L2_PB9FMC LA第28路数据P
FMC_HPC_LA29_NB66_L4_NA10FMC LA第29路数据N
FMC_HPC_LA29_PB66_L4_PB10FMC LA第29路数据P
FMC_HPC_LA30_NB66_L9_NH8FMC LA第30路数据N
FMC_HPC_LA30_PB66_L9_PJ8FMC LA第30路数据P
FMC_HPC_LA31_NB66_L1_NE8FMC LA第31路数据N
FMC_HPC_LA31_PB66_L1_PF8FMC LA第31路数据P
FMC_HPC_LA32_NB66_L3_NC8FMC LA第32路数据N
FMC_HPC_LA32_PB66_L3_PD8FMC LA第32路数据P
FMC_HPC_LA33_NB66_L7_NK8FMC LA第33路数据N
FMC_HPC_LA33_PB66_L7_PL8FMC LA第33路数据P
FMC_HPC_HA00_CC_NB68_L14_NF17FMC HA第0路数据(时钟)N
FMC_HPC_HA00_CC_PB68_L14_PF18FMC HA第0路数据(时钟)P
FMC_HPC_HA01_CC_NB68_L12_NE17FMC HA第1路数据(时钟)N
FMC_HPC_HA01_CC_PB68_L12_PE18FMC HA第1路数据(时钟)P
FMC_HPC_HA02_NB68_L17_NH16FMC HA第2路数据N
FMC_HPC_HA02_PB68_L17_PH17FMC HA第2路数据P
FMC_HPC_HA03_NB68_L24_NL18FMC HA第3路数据N
FMC_HPC_HA03_PB68_L24_PL19FMC HA第3路数据N
FMC_HPC_HA04_NB68_L6_NC17FMC HA第4路数据N
FMC_HPC_HA04_PB68_L6_PC18FMC HA第4路数据P
FMC_HPC_HA05_NB68_L2_NA18FMC HA第5路数据N
FMC_HPC_HA05_PB68_L2_PA19FMC HA第5路数据P
FMC_HPC_HA06_NB68_L22_NJ18FMC HA第6路数据N
FMC_HPC_HA06_PB68_L22_PJ19FMC HA第6路数据P
FMC_HPC_HA07_NB68_L4_NB19FMC HA第7路数据N
FMC_HPC_HA07_PB68_L4_PC19FMC HA第7路数据P
FMC_HPC_HA08_NB68_L18_NH18FMC HA第8路数据N
FMC_HPC_HA08_PB68_L18_PH19FMC HA第8路数据P
FMC_HPC_HA09_NB68_L7_NC14FMC HA第9路数据N
FMC_HPC_HA09_PB68_L7_PD14FMC HA第9路数据P
FMC_HPC_HA10_NB68_L1_NA14FMC HA第10路数据N
FMC_HPC_HA10_PB68_L1_PB14FMC HA第10路数据P
FMC_HPC_HA11_NB68_L5_NB16FMC HA第11路数据N
FMC_HPC_HA11_PB68_L5_PB17FMC HA第11路数据P
FMC_HPC_HA12_NB68_L16_NF19FMC HA第12路数据N
FMC_HPC_HA12_PB68_L16_PG19FMC HA第12路数据P
FMC_HPC_HA13_NB68_L3_NA15FMC HA第13路数据N
FMC_HPC_HA13_PB68_L3_PB15FMC HA第13路数据P
FMC_HPC_HA14_NB68_L23_NJ16FMC HA第14路数据N
FMC_HPC_HA14_PB68_L23_PK16FMC HA第14路数据P
FMC_HPC_HA15_NB68_L20_NK17FMC HA第15路数据N
FMC_HPC_HA15_PB68_L20_PK18FMC HA第15路数据P
FMC_HPC_HA16_NB68_L10_ND18FMC HA第16路数据N
FMC_HPC_HA16_PB68_L10_PD19FMC HA第16路数据P
FMC_HPC_HA17_CC_NB68_L13_NG16FMC HA第17路数据(时钟)N
FMC_HPC_HA17_CC_PB68_L13_PG17FMC HA第17路数据(时钟)P
FMC_HPC_HA18_NB68_L21_NK15FMC HA第18路数据N
FMC_HPC_HA18_PB68_L21_PL15FMC HA第18路数据P
FMC_HPC_HA19_NB68_L15_NG14FMC HA第19路数据N
FMC_HPC_HA19_PB68_L15_PG15FMC HA第19路数据P
FMC_HPC_HA20_NB68_L11_ND16FMC HA第20路数据N
FMC_HPC_HA20_PB68_L11_PE16FMC HA第20路数据P
FMC_HPC_HA21_NB68_L19_NJ14FMC HA第21路数据N
FMC_HPC_HA21_PB68_L19_PJ15FMC HA第21路数据P
FMC_HPC_HA22_NB68_L8_ND15FMC HA第22路数据N
FMC_HPC_HA22_PB68_L8_PE15FMC HA第22路数据P
FMC_HPC_HA23_NB68_L9_NF14FMC HA第23路数据N
FMC_HPC_HA23_PB68_L9_PF15FMC HA第23路数据P
FMC_HPC_SCLB66_L17_NK12FMC I2C总线时钟
FMC_HPC_SDAB66_L17_PL12FMC I2C总线数据
FMC_GBTCLK0_M2C_P227_CLK1_PM6收发器参考时钟0输入P
FMC_GBTCLK0_M2C_N227_CLK1_NM5收发器参考时钟0输入N
FMC_GBTCLK1_M2C_P228_CLK1_PH6收发器参考时钟1输入P
FMC_GBTCLK1_M2C_N228_CLK1_NH5收发器参考时钟1输入N
FMC_DP0_M2C_P227_RX0_PM2收发器数据0输入P
FMC_DP0_M2C_N227_RX0_NM1收发器数据0输入N
FMC_DP1_M2C_P227_RX1_PK2收发器数据1输入P
FMC_DP1_M2C_N227_RX1_NK1收发器数据1输入N
FMC_DP2_M2C_P227_RX2_PH2收发器数据2输入P
FMC_DP2_M2C_N227_RX2_NH1收发器数据2输入N
FMC_DP3_M2C_P227_RX3_PF2收发器数据3输入P
FMC_DP3_M2C_N227_RX3_NF1收发器数据3输入N
FMC_DP4_M2C_P228_RX1_PD2收发器数据4输入P
FMC_DP4_M2C_N228_RX1_ND1收发器数据4输入N
FMC_DP5_M2C_P228_RX3_PA4收发器数据5输入P
FMC_DP5_M2C_N228_RX3_NA3收发器数据5输入N
FMC_DP6_M2C_P228_RX2_PB2收发器数据6输入P
FMC_DP6_M2C_N228_RX2_NB1收发器数据6输入N
FMC_DP7_M2C_P228_RX0_PE4收发器数据7输入P
FMC_DP7_M2C_N228_RX0_NE3收发器数据7输入N
FMC_DP0_C2M_P227_TX0_PN4收发器数据0输出P
FMC_DP0_C2M_N227_TX0_NN3收发器数据0输出N
FMC_DP1_C2M_P227_TX1_PL4收发器数据1输出P
FMC_DP1_C2M_N227_TX1_NL3收发器数据1输出N
FMC_DP2_C2M_P227_TX2_PJ4收发器数据2输出P
FMC_DP2_C2M_N227_TX2_NJ3收发器数据2输出N
FMC_DP3_C2M_P227_TX3_PG4收发器数据3输出P
FMC_DP3_C2M_N227_TX3_NG3收发器数据3输出N
FMC_DP4_C2M_P228_TX1_PD6收发器数据4输出P
FMC_DP4_C2M_N228_TX1_ND5收发器数据4输出N
FMC_DP5_C2M_P228_TX3_PB6收发器数据5输出P
FMC_DP5_C2M_N228_TX3_NB5收发器数据5输出N
FMC_DP6_C2M_P228_TX2_PC4收发器数据6输出P
FMC_DP6_C2M_N228_TX2_NC3收发器数据6输出N
FMC_DP7_C2M_P228_TX0_PF6收发器数据7输出P
FMC_DP7_C2M_N228_TX0_NF5收发器数据7输出N

表2-6-3 第三路LPC FMC连接器引脚分配

SD卡槽

AXKU062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。

信号与FPGA的 BANK64的IO信号相连,FPGA和SD卡连接器的原理图如图2-7-1所示。

图片展示了一个SD卡连接示意图,其中FPGA通过BANK 64与SD卡连接。FPGA的SD_CLK、SD_CMD、SD_D0、SD_D1、SD_D2、SD_D3和SD_CD信号分别连接到SD卡的相应引脚。SD卡通过电平转换器TXS02612与SD MICRO连接,SD MICRO的DAT2、DAT3、CMD、VDD、GND、CLK、DAT0和DAT1信号分别对应FPGA的SD_D2、SD_D3、SD_CMD、SD_CLK、SD_D0、SD_D1、SD_D2和SD_D3。图片详细说明了SD卡槽的引脚分配,为开发板用户提供了SD卡连接的参考。

图2-7-1 SD卡连接示意图

SD卡槽引脚分配

信号名称FPGA引脚名FPGA引脚号备注
SD_CLKB64_L22_PAN8SD时钟信号
SD_CMDB64_L19_NAM10SD命令信号
SD_D0B64_L5_NAL12SD数据Data0
SD_D1B64_L19_PAL10SD数据Data1
SD_D2B64_L2_PAN13SD数据Data2
SD_D3B64_L2_NAP13SD数据Data3
SD_CDB64_L22_NAP8SD卡插入信号

表2-7-1 SD卡引脚分配

SMA接口

AXKU062开发板提供2路SMA接口,差分信号连接到BANK66普通时钟IO口 ,为客户提供外接时钟接口或是可以按照普通IO口来看,接口电平为1.8V。

FPGA和SMA接口连接示意图,如图2-8-1所示。

图片展示了一个FPGA与SMA连接器的连接示意图。FPGA的BANK66部分通过SMA_CLKIN_N和SMA_CLKIN_P引脚分别连接到SMA连接器的两个引脚。这表明FPGA通过SMA接口与外部设备进行时钟信号的传输。该图在文档中用于说明SMA接口的连接方式,帮助读者理解FPGA与SMA连接器之间的信号传输关系。

图2-8-1 SMA连接器示意图

SMA接口引脚分配

信号名称FPGA引脚名FPGA引脚号备注
SMA_CLKIN_NB66_L14_NG12收发器时钟信号N
SMA_CLKIN_PB66_L14_PH12收发器时钟信号P

表2-8-1 SMA连接器引脚分配

温度传感器和EEPROM

AXKU062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LM75A。LM75A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。跟I2C总线连接的还有一片4K字节大小的EEPROM,型号为24LC04。

LM75传感器和EEPROM芯片的设计示意图如图2-9-1

图片内容:该图展示了FPGA与LM75传感器之间的I2C连接示意图。FPGA通过PLL_SCL和PLL_SDA引脚分别连接到LM75的SCL和SDA引脚,用于数据传输。此外,FPGA的B66_L16_N和K13引脚对应I2C_SDA,而B66_L16_P和L13引脚对应I2C_SCL,具体分配见表2-9-1。图片在上下文中的作用:此图详细说明了FPGA与LM75传感器之间的I2C连接方式,为读者提供了硬件连接的直观示意图,便于理解I2C引脚分配和数据传输过程。

图2-9-1 I2C连接示意图

I2C引脚分配:

引脚名称FPGA引脚名FPGA引脚
I2C_SDAB66_L16_NK13
I2C_SCLB66_L16_PL13

表2-9-1 I2C引脚分配

LED灯

AXKU062底板上有7个发光二极管LED,包括1个电源指示灯; 4个FPGA控制指示灯,还有2个面板指示灯。当开发板上电后电源指示灯会亮起,4个用户LED灯和2个面板指示灯连接到FPGA BANK65和BANK66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。用户LED灯硬件连接的示意图如图2-10-1所示:

图片内容:该图展示了用户LED灯硬件连接的示意图,FPGA通过BANK 65和65引脚分别连接LED1至LED4,每个LED都通过电阻与3.3V电源相连。图中还显示了LED灯的管脚分配表,列出了各LED的FPGA引脚名、引脚号及备注信息。 图片作用:此图在文档中用于说明用户LED灯的硬件连接方式,帮助读者理解FPGA与LED灯之间的电气连接关系,以及各LED的具体管脚分配。

图2-10-1 用户LED

面板指示灯如图2-10-2

图片内容展示了用户LED灯的硬件连接示意图,包括两个LED灯(DUAL_LED和TEST_LED)的电路连接。每个LED灯通过电阻(R15和R16)与电源(+3.3V)相连,且每个LED灯的正极连接到一个NPN型晶体管(Q5或Q6)的集电极。电路中还包含两个测试LED(TEST_LED1和TEST_LED2),它们通过电阻(R17和R18)与电源相连,并通过晶体管Q5和Q6控制。图片在文档中用于说明用户LED灯的硬件连接方式,帮助用户理解如何正确连接LED灯以实现其功能。

图2-10-2 面板LED

LED灯管脚分配

信号名称FPGA引脚名FPGA引脚号备注
LED1B66_T3UE12用户定义指示灯
LED2B66_T2UF12用户定义指示灯
LED3B66_T1UL9用户定义指示灯
LED4B65_T0UH23用户定义指示灯
TEST_LED1B66_L22_NE13面板指示灯
TEST_LED2B66_L22_PF13面板指示灯

表2-10-1 LED引脚分配

按键

AXKU062开发板上有2个按键,其中1个复位按键。1个用户按键,用户按键和复位按键连接到FPGA BANK65的IO上。用户按键低电平有效,为客户实现板子某些功能;复位按键用于系统复位。

按键的连接示意图如图2-11-1所示:

图片内容:该图展示了FPGA与按键的连接示意图。FPGA位于左侧,标记为“BANK 65”,右侧有两个按键,分别为KEY1和KEY2。KEY1连接到FPGA的B65_T1U引脚,KEY2连接到FPGA的B65_T2U引脚。FPGA的RSETN引脚也连接到KEY2,用于系统复位。 图片作用:此图在文档中用于说明按键的连接示意图,帮助读者理解按键与FPGA之间的电气连接关系,特别是用户按键(KEY1)和系统复位(FPGA_RSETN)的连接方式。

图2-11-1 按键连接

按键的FPGA管脚分配:

信号名称FPGA引脚名FPGA引脚号备注
KEY1B65_T1UN23用户按键
FPGA_RSETNB65_T2UN27系统复位

表2-11-1 按键引脚分配

JTAG调试口

在AXKU062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。

JTAG的原理图如图2-12-1

图片展示了JTAG连接器的原理图,包括FPGA的TCK、TDO、TMS和TDI信号与FMC2_VADJ的连接。每个连接点都标注了相应的信号名称和FPGA引脚名,如FPGA_TCK连接到B65_T1U引脚。此外,图片中还展示了四个保护二极管(BAT54S)用于保护JTAG信号,确保电压在FPGA可接受的范围内。该图在上下文中用于说明JTAG接口的连接方式,以及如何通过保护二极管防止对FPGA芯片造成损坏。

图2-12-1 JTAG连接图

电源

开发板的电源输入电压为DC12V,外接+12V电源或者通过PCIE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。

板上的电源设计示意图如下图2-13-1所示:

图片内容:该图展示了开发板电源输入的原理图,包括12V电源或PCIE输入,通过ETA1471芯片分别输出3.3V/3A、1.8V/6A和FMC2_VADJ/3A的电压给核心板。图片在上下文中的作用:该图详细说明了开发板电源输入的电压分配情况,帮助读者理解电源输入与核心板之间的连接关系,确保正确使用电源以避免损坏开发板。

图2-13-1 原理图中电源接口部分

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BANK64的IO上,如果IO电平输出为低,MOSFET管导通,风扇工作。板上的风扇设计图如下图2-14-1所示:

图片内容:该图展示了一个电路设计,包括FAN_PWM信号、电阻R879和R880、电容C570、二极管D17、晶体管Q7以及电源+12V和+3.3V。电路中还包含一个2P-2.54_White连接器J15。电路设计中,FAN_PWM信号通过电阻R879和R880连接到晶体管Q7的基极,晶体管Q7的发射极连接到地,集电极连接到电容C570和二极管D17。电源+12V和+3.3V分别通过连接器J15的引脚1和引脚2提供给电路。 图片作用:该图是风扇设计图的一部分,展示了风扇控制电路的详细设计,包括信号分配、电阻、电容、晶体管和电源连接等关键元件。通过该图,可以清晰地了解风扇控制引脚FAN_PWM的信号路径和相关元件的布局,为后续的硬件开发和调试提供了直观的参考。

图2-14-1 风扇设计

风扇的控制引脚分配:

信号名称FPGA引脚名FPGA引脚号备注
FAN_PWMB64_T0UAK11风扇控制引脚

表2-14-1 风扇引脚分配

结构尺寸图

图片内容:该图展示了一块ALINX开发板的结构尺寸图,图中标注了开发板的长宽尺寸分别为218mm和206mm,以及各部分的宽度尺寸,如左侧为106mm,右侧为91mm和98mm。开发板上部有多个接口和电路模块,底部则有多个连接器和电路元件。 图片作用:这张图片在文档中用于展示AXKU062开发板的结构尺寸,帮助读者了解开发板的整体布局和尺寸,以便在实际使用中进行安装和布局规划。

图2-15-1 正面图(Top View)

由飞书知识库自动同步生成 · Alinx