英文网站设计理念,seo外链发布,三维免费空间,英文外链seo兼职在哪里找本原创文章由深圳市小眼睛科技有限公司创作#xff0c;版权归本公司所有#xff0c;如需转载#xff0c;需授权并注明出处#xff08;www.meyesemi.com) 一、开发系统介绍
开发系统概述
MES2L676-200HP 开发板采用紫光同创 logos2 系列 FPGA#xff0c;型号#xff1a;…本原创文章由深圳市小眼睛科技有限公司创作版权归本公司所有如需转载需授权并注明出处www.meyesemi.com) 一、开发系统介绍
开发系统概述
MES2L676-200HP 开发板采用紫光同创 logos2 系列 FPGA型号PG2L200H-6FBB676。开发板采用核心板扩展版结构核心板与扩展板之间使用高速板对板连接器进行连接核 心 板 侧 连 接 器 型 号 LB3524-G120P-WOR 扩 展 板 侧 连 接 器 型 号 LB3524-G120S-WOR。
核心板主要由 FPGA2 颗 DDR32 颗 FLASH电源及复位组成承担了 FPGA 最小系统运行及高速数据处理及存储功能。FPGA 选用紫光同创 28nm 工艺 FPGAlogos2PG2L200H-6FBB676PG2L200H 与 DDR3 在数据交互时时钟频率最高可达 1066Mbps两颗 DDR3 数据位宽共 32bit因此数据带宽可达1066Mbps*32充分满足高速多路数据存储的需求另外 PG2L200H FPGA 带有 8 路 HSST 高速收发器每路速度高达6.6Gb/非常适用于光纤通信与 PCIe 通信核心板上的两颗 FLASH 采用主要用于存储 FPGA 配置文件 。
底板为核心板扩展了丰富的外围接口其中包括 HDMI 输出接口、HDMI 输入接口、网口、串口SD 卡接口、光纤模块接口SMA 接口、PCIe 接口并配置了按键、LED灯、EEPROM 器件。 开发系统简介
开发系统外设资源 开发系统功能框图 综上所述MES2L676-200HP 开发平台所能实现的功能描述如下所示
Logos2 FPGA 核心板 由 PG2L200H-6IFBB6762 片 512MB DDR3 2 片 128Mb QSPI FLASH 组成。
PCIe X4 接口 * 1 支持 PCI Express 2.0 标准提供 PCIe X4 高速数据传输接口单通道通信速率可高达 5GBaud。
SFP 高速光纤接口 * 2 Logos2 FPGA 的 HSST 收发器的 2 路高速收发器连接到 2 个光模块的发送和接收实现 2 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6.6Gb/s。
SMA 接口 Logos2 FPGA 的 HSST 收发器的 1 路高速收发器连接到 SMA 接口数据通信接收和发送的速度高达 6.6Gb/s。
HDMI 输出 * 1 选用了国产宏晶微公司的 MS7210 HMDI 发送芯片兼容 HDMI1.4b 及 HDMI 1.4b下标准视频的 3D 传输格式。支持的最高分辨率高达 4K30Hz最高采样率达到 300MHz支持 HBR 音频。
HDMI 输入 * 1 选用了国产宏晶微公司的 MS7200 HMDI 接收芯片兼容 HDMI1.4b 及 HDMI 1.4b下标准视频的 3D 传输格式。支持的最高分辨率高达 4K30Hz最高采样率达到 300MHz支持 HBR 音频。
USB 转串口 * 1 用于与电脑进行串口通信方便用户进行调试。串口芯片采用 Silicon Labs 的USB-UART 芯片: CP2102 , USB 接口采用 USB Type C 接口。
Micro SD 卡座 支持 SDIO 模式和 SPI 模式。
EEPROM 板载一片 IIC 接口的 EEPROM24C02
JTAG 接口 10 针 2.54mm 间距的双排排针口用于 FPGA 程序的下载和调试。
LED 灯 8 个用户发光二极管
按键 8 个用户按键1 个复位按键
FMC 扩展口 FMC 扩展口共扩展 29 对差分 IO1 路 I2C 总线信号一路 HSSTLP 高速串行数据收发信号以及为 HSSTLP 提供的一路参考时钟。 二、核心板
核心板概述 MES2L676-200HP 核心板是“小眼睛科技”基于多年 FPGA 开发经验采用紫光同创logos2 系列 PG2L200H-6IFBB676 作为主控芯片而开发的全新国产高性能 FPGA 核心板具有高数据带宽、高存储容量的特点适用于视频图像处理、高速数据采集、工业控制等多元应用场景。
MES2L676-200HP 核心板使用了 2 片 DDR3 芯片 DDR3 总容量 8Gbit组合数据总线宽度为 32bit最高速率支持 1066Mbps满足用户高带宽的数据处理需求。
MES2L676-200HP 核心板扩展出 8 对 HSST TX/RX 信号用于光纤通信、PCIe 通信、FMC 接口通信。在满足用户需求的同时FPGA 芯片到接口之间走线做了等长和差分处理非常适合二次开发。
MES2L676-200HP 核心板尺寸结构图如下图所示 系统描述
FPGA FPGA 型号为 PG2L200H-6IFBB676属于紫光同创 logos2 系列产品速度等级为 6温度范围工业级-40~100°CFBB 封装管脚数目 676。紫光同创 Logos2 系列 FPGA 产品型号的编号内容及意义如下 PG2L200H-6IFBB676 主要参数如下 电源接口 MES2L676-200HP 核心板供电电压为 VCCIN输入电压为 5V需通过板对板连接器供电连接底板时通过底板供电。板上的电源设计示意图如下图所示: 各电源的功能如下表所示 时钟 MES2L676-200HP 核心板上配有 1 个有源差分晶振1 个单端 27MHz 晶振。差分晶振用于 DDR3 的参考时钟输入单端 27MHz 用于 FPGA 的系统时钟源。 125MHz 差分晶振
下图中 U7 为 125MHz 有源差分晶振此时钟为 DDR3 提供输入参考时钟晶振输出到 FPGA DDR3 信号所在 BANK 上。 具体的管脚约束如下表所示 27MHz 单端时钟
下图 U11 为 27MHz 有源晶振电路此时中连接至 FPGA 内部的全局时钟管脚上可为 FPGA 提供输入参考时钟。 具体的管脚约束如下表所示 上电 IO Status
在 Logos2 器件上有一个功能复用 IO控制从上电完成后到进入用户模式之前中所有用户 IO 的弱上拉电阻是否使能。此管脚在配置之前或是配置过程中该引脚不允许悬空此 IO 在上电后的对应功能如下 1“0”使能所有用户 IO 内部上拉电阻。 2“1”不使能所有用户 IO 内部上拉电阻。 MES2L676-200HP 核心板将此管脚的功能默认接 GND用户可根据需求自行焊接电阻选择上电后初始的 IO 状态 功能电路如下 JTAG 接口
MES2L676-200HP 核心板正面左上角预留 JTAG 触点可在没有底板的情况下调试核心板。FPGA 的 JTAG 信号通过高速板对板连接器与底板 JTAG 接口相连用于下载FPGA 程序或者固化程序到 FLASH。 DDR3
MES2L676-200HP 核心板配了两个 4Gbit512MB的 DDR3 芯片共计 8GbitDDR 的总线宽度供 32bitDDR3 型号选择为 Micron 公司 MT41K256M16TW-107:P兼容 Micron MT41K256M16HA-125、Winbong W634GU6NB-11。DDR3 SDRAM 的最高运行时钟速度可达 533MHz数据速率。该 DDR3 存储系统直接连接到了 FPGA 的 R4、R5DDR3 SDRAM 的硬件连接示意图如下图所示 DDR3 布线采用 50 欧姆走线阻抗用于单端信号DCI 电阻VRP / VRN以及差分时钟设置为 100 欧姆。每个 DDR3 芯片在 ZQ 上采用 240 欧姆电阻下拉。DDR-VDDQ设置为 1.5V以支持所选的 DDR3 器件。DDR-VTT 是与 DDR-VDDQ 始终电压跟随保持为 1/2 倍 DDR-VDDQ 的电压值。DDR-VREF 是一个独立的缓冲输出等于 1/2 倍DDR-VDDQ 的电压。DDR-VREF 是隔离的可为 DDR 电平转换提供更清晰的参考。
具体的管脚分配如下表所示 QSPI Flash
MES2L676-200HP 核心板采用两片 winbond 公司的 4 位 SPIQSPI串行 Nor 闪存 W25Q128JV容量共 256Mb最高支持 8bit 模式。 两颗 QSPI FLASHU15、U9的电路连接如下 QSPI Flash 管脚分配如下: 扩展 IO
扩展 IOMES2L676-200HP 核心板背面共有 4 个 120pin 高速扩展口 J1/J2/J3/J4核心板侧连接器型号LB3524-G120P-WOR扩展板侧连接器型号LB3524-G120S-WOR。
FPGA 的 IO 通过 4 个扩展口与底板连接实现高速数据通信。
扩展口 J1 扩展口 J2 扩展口 J3 注“*”标 IO 为 1.5V 电平标准其他 IO 为 3.3V 电平标准
扩展口 J4 三、扩展底板
扩展底板简介
通过前面开发系统的介绍可知扩展底板的外设资源如下
HDMI 输出接口 *1 光纤接口 *2 SD 卡接口 *1 HDMI 输入接口 *1 10/100/1000M 以太网接口 *1 SMA 接口 *4 PCIe 接口 *1 按键 *5 USB 转 UART *1 Jtag 调试接口 *1 LED 灯 *8 FMA 连接器 *1
外接接口通信
网口
MES2L676-200HP 开发板使用 Realtek RTL8211 PHY 实现了一个 10/100/1000 以太网端口用于网络连接。 该器件工作电压为支持 2.5V、3.3V。PHY 连接到 BANK L3并通过 RGMII 接口连接到 MES2L676-200HP。RJ-45 连接器是 HFJ11-1G01E-L12RL具有集成的自动缠绕磁性元件可提高性能、质量和可靠性。RJ-45 有两个状态指示灯 LED用于指示流量和有效链路状态。
下图为 MES2L676-200HP 开发板上的网口连接框图。 具体的管脚分配如下所示 SFP 光纤接口
MES2L676-200HP 板上有 2 路 SFP 光纤接口用户可使用光模块与光纤接口相连进行光纤通信。2 路光纤接口分别跟 FPGA 的 HSST 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 6.6Gb/s。HSST 收发器的参考时钟由板载的 125M 差分晶振提供。
FPGA 和光纤设计示意图如下图所示: 具体的管脚约束如下表所示 SMA 接口
MES2L676-200HP 板上扩展了一路 SMA 接口信号用于高速数据传输。开发板 SMA接口符合标准 SMA 接口规范可使用”内螺旋插针“的 SMA 线连接板卡”外螺旋插孔”的 SMA 接口进行通信板卡 SMA 接口与 FPGA 的 HSST 收发器的一路 RX/TX 相连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 SMA 接口 TX 发送和 RX 接收数据速率高达 6.6Gb/s。HSST 收发器的参考时钟由板载的 125M 差分晶振提供。 具体的管脚约束如下表所示 PCIe x4 接口
MES2L676-200HP 扩展底板上提供一个工业级高速数据传输 PCIe x4 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x4PCIe插槽上使用。
PCIe接口的收发信号直接跟FPGA的HSST收发器相连接四通道的 TX 信号和RX 信号都是以差分信号方式连接到FPGA单通道通信速率可高达5G bit带宽。PCIe 的参考时钟由PC的PCIe 插槽提供给开发板参考时钟频率为100Mhz。
TX 发送信号和参考时钟 CLK 信号用 AC 耦合模式连接。 MES2L676-200HP 与 PCIe 卡槽的管脚连接如下表所示。 串口
MES2L676-200HP 扩展底板上集成了一路 USB 转串口模块采用的 USB-UART 芯片是 CP2102 , USB 接口采用 USB Type C 接口可用 USB Type C 线连接到 PC 端进行串口数据通信。
USB Uart 电路设计的示意图如下图所示 具体的管脚分配如下 JTAG
MES2L676-200HP 扩展底板上的 JTAG 接口用于下载 FPGA 程序或者固化程序到FLASH。为了减轻带电插拔造成对 FPGA 芯片的损坏在设计上在 JTAG 信号位置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。
提醒通电的情况下应避免带电插拔。 HDMI
HDMI 输入接口
HDMI输入接口的实现选用了国产宏晶微公司的MS7200HMDI接收芯片 兼容 HDMI1.4b及 HDMI 1.4b下标准视频的3D传输格式。支持的最高分辨率高达4K30Hz最高采样率达到 300MHzMS7200 支持 YUV 和 RGB 之间的色彩空间转换数字接口支持 YUV 及 RGB 格式输出MS7200 不仅支持通过 IIS 总线或 SPDIF 传输高清音频还支持高比特音频HBR音频在 HBR 模式下音频采样率最高为 768KHz。其中 MS7200 的 IIC 配置接口与 FPGA 的 IO 相连通过 FPGA 的编程来对 MS7200进行初始化和控制操作MES2L676-200HP 开发板上将 MS7200 的 SA 管脚下拉到地故 IIC 的 ID 地址为 0x56
HDMI 输入接口的硬件连接如下图所示。 具体的管脚分配如下所示 HDMI 输出接口
HDMI 输出接口的实现选用了国产宏晶微公司的 MS7210 HMDI 发送芯片兼容 HDMI1.4b 及 HDMI 1.4b 下标准视频的 3D 传输格式。内置可编程 EDID 缓存支持的最高分辨率高达4K30Hz最高采样率达到 300MHzMS7210 支持 YUV 和 RGB之间的色彩空间转换数字接口支持 YUV 及 RGB 格式输入MS7210 的 IIS 接口不仅支持高清音频的传输还支持高比特音频HBR音频在 HBR 模式下音频采样率最高为 768KHz。其中MS7210 的 IIC 配置接口与 FPGA 的 IO 相连通过 FPGA 的编程来对 MS7210 进行初始化和控制操作MES2L676-200HP 开发板将 MS7210 的SA 管脚上拉到电源电压故 IIC 的 ID 地址为 0xB2HDMI 输出接口的硬件连接如下图所示。 具体的管脚分配如下表所示 按键/指示灯/存储接口
按键
MES2L676-200HP 开发板上扩展有 5 个用户按键按键连接在 FPGA 普通 IO 上低电平有效按键未按下时按键信号为高电平当按键按下时按键信号为低电平。 具体管脚分配如下 LED 灯
MES2L676-200HP 开发板上扩展有 8 个用户 LED 灯连接在 PG2L200H 的 bank L3上FPGA 输出高电平时 LED 灯亮。
扩展板上 LED 灯功能电路图如下图所示 具体的管脚分配如下所示 EEPROM
MES2L676-200HP 开发板板载了一片容量为2Kbit1*256*8bit的 EEPROM 型号为 24LC02,由 1 个 256byte 的 block 组成,通过 IIC 总线进行通信。EEPROM 的I2C 信号连接的 FPGA 的 IO 口上。下图为 EEPROM 的设计示意图 具体的管脚分配如下 SD CARD
MES2L676-200HP 扩展底板上扩展了一个 SD card 接口支持 SPI 模式和 SD 模式使用的 SD 卡为 MicroSD 卡接口电压为 3.3V原理图如下图所示 SD card 原理图
具体的管脚分配如下 时钟
MES2L676-200HP 扩展底板上配有两个 125MHz 有源差分晶振与 1 个 27MHz 有源晶振。两个差分晶振用于 HSST 参考时钟输入。 125MHz 有源差分晶振
下图 U3 为 125MHz 有源差分晶振之一用于光纤通信的参考时钟输入晶振时钟输入至 BANK L7 上。 具体的管脚分配如下表所示 下图 U4 为另一个 125MHz 有源差分晶振用于 PCIe 通信的参考时钟输入晶振时钟输入至 FPGA 的 BANK L3 上。 具体的管脚分配如下表所示 27MHz 有源晶振
下图 U10 为扩展底板 27MHz 有源单端时钟预留于扩展地板上。 具体的管脚分配如下表所示 FMC 连接器
MES2L676-200HP 扩展底板预留了一组 FMC LPC 扩展口符合 FMC 接口规范可用于外接 FMC 模块HDMI 输入输出模块、高速 AD 模块。
其中 FMC 扩展口共扩展 29 对差分 IO1 路 I2C 总线信号一路 HSSTLP 高速串行数据收发信号以及为 HSSTLP 提供的一路参考时钟。FMC 扩展的差分信号分别连接在BANK L6、BANK L5、BANK L4、BANK L7 上其中 BANK L6 的 IO 电压由 L6_VADJ 决定且 L6_VADJ 可通过跳线帽座连接 J20 处的不同针脚决定为 3.3V 或 2.5V。 J20 位置
FPGA 与 FMC 连接器相连的框图如下表所示 具体的管脚分配如下表所示
J33-A 供电电源
开发板的电源输入电压为12V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。扩展板上通过 1 路 DC/DC 电源芯片 SGM61163 把12V 电压转化成5V 电源最大输出电流 6A;另使用一路 DC/DC 电源芯片 MT2492 把5V 转换出3.3V电源最大输出电流 2A 供外设接口使用扩展板上的5V 电源通过板间连接器给核心板供电扩展板上电源设计如下图所示: 底板尺寸图
