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简介
AXU2CGA/B的特点是体积小并扩展了丰富的外设。主芯片采用Xilinx公司的ZynqUltraScale+MPSoCsCG系列的芯片,型号为XCZU2CG-1SFVC784E。AXU2CGA的PS端挂载了2片DDR4(1GB,32bit)和1片256Mb的QSPIFLASH。AXU2CGB的PS端挂载了4片DDR4(2GB,32bit),1片8GBeMMCFLASH存储芯片和1片256Mb的QSPIFLASH。
外围接口包含1个MINIDP接口、4个USB3.0接口、1路千兆以太网接口、1个USB串口、1路PCIE接口、1路TF卡接口、2个40针扩展口、2路MIPI接口和按键LED。
下图为整个开发系统的结构示意图:
ZYNQ芯片
XCZU2CG-1SFVC784E芯片的PS系统PS系统集成了2个ARMCortex™-A53处理器,速度高达1.2Ghz,支持2级Cache;另外还包含2个Cortex-R5处理器,速度高达500Mhz。
XCZU2CG支持32位或者64位的DDR4,LPDDR4,DDR3,DDR3L,LPDDR3存储芯片,在PS端带有丰富的高速接口如PCIEGen2,USB3.0,SATA3.1,DisplayPort;同时另外也支持USB2.0,千兆以太网,SD/SDIO,I2C,CAN,UART,GPIO等接口。PL端内部含有丰富的可编程逻辑单元,DSP和内部RAM。XCZU2CG芯片的总体框图下图所示
ZU2CG芯片的总体框图
其中PS系统部分的主要参数如下:
-
ARM双核Cortex™-A53处理器,速度高达1.2GHz,每个CPU32KB1级指令和数据缓存,1MB2级缓存2个CPU共享。
-
ARM双核Cortex-R5处理器,速度高达500MHz,每个CPU32KB1级指令和数据缓存,及128K紧耦合内存。
-
外部存储接口,支持32/64bitDDR4/3/3L、LPDDR4/3接口。
-
静态存储接口,支持NAND,2xQuad-SPIFLASH。
-
高速连接接口,支持PCIeGen2x4,2xUSB3.0,Sata3.1,DisplayPort,4xTri-modeGigabitEthernet。
-
普通连接接口:2xUSB2.0,2xSD/SDIO,2xUART,2xCAN2.0B,2xI2C,2xSPI,4x32bGPIO。
-
电源管理:支持Full/Low/PL/Battery四部分电源的划分。
-
加密算法:支持RSA,AES和SHA。
-
系统监控:10位1Mbps的AD采样,用于温度和电压的检测。
其中PL逻辑部分的主要参数如下:
-
逻辑单元LogicCells:154K;
-
触发器(flip-flops):141K;
-
查找表LUTs:71K;
-
BlockRAM:9.4Mb;
-
时钟管理单元(CMTs):3
-
乘法器18x25MACCs:360
XCZU2CG-1SFVC784E芯片的速度等级为-1,商业级,封装为SFVC784。
AXU2CGA板上PS端配有2片Micron(美光)的DDR4芯片,组成32位数据总线带宽和共1GB的容量。AXU2CGB板上PS端配有4片Micron(美光)的DDR4芯片,组成64位数据总线带宽和共2GB的容量。PS端的DDR4SDRAM的最高运行速度可达1200MHz(数据速率2400Mbps)。DDR4SDRAM的具体配置如下所示。
其中U71,U72仅AXU2CGB贴装。
位号 |
容量 |
厂家 |
U3,U5,(U71,U72) |
256Mx16bit |
Micron |
表3-1DDR4SDRAM配置
PS端的DDR4的硬件连接方式如下图3-1所示:
图3-1PS端DDR4DRAM原理图部分
QSPIFlash
AXU2CGA/B配有1片256MBit大小的Quad-SPIFLASH芯片,型号为MT25QU256ABA1EW9-0SIT。QSPIFLASH连接到ZYNQ芯片的PS部分BANK500的GPIO口上,图4-1为QSPIFlash在原理图中的部分。
图4-1QSPIFlash连接示意图
eMMCFlash(仅AXU2CGB贴装)
AXU2CGB配有一片容量为8GB的eMMCFLASH芯片。eMMCFLASH连接到ZYNQUltraScale+的PS部分BANK500的GPIO口上,图5-1为eMMCFlash在原理图中的部分。
图5-1eMMCFlash连接示意图
图5-1eMMCFlash连接示意图
AXU2CGA/B开发板板载了一片EEPROM,型号为24LC04。EEPROM的I2C信号连接的ZYNQPS端的MIO口上。图6-1为EEPROM的原理图
图6-1EEPROM原理图部分
DP显示接口
AXU2CGA/B带有1路MINI型的DisplayPort输出显示接口,用于视频图像的显示,最高支持4Kx2K@30Fps输出。ZU2CGPSMGT的LANE0和LANE1的TX信号以差分信号方式连接到DP连接器。DisplayPort辅助通道连接到PS的MIO管脚上。DP输出接口的示意图如图7-1所示:
7-1DP接口设计示意图
USB接口
AXU2CGA/B板上有4个USB3.0接口,接口为HOST工作模式(TypeA),数据传输速度高达5.0Gb/s。USB3.0通过ULPI接口连接外部的USBPHY芯片和USB3.0HUB芯片,实现高速的USB3.0数据通信。
USB连接的示意图如8-1所示:
图8-1USB接口示意图
千兆以太网接口
AXU2CGA/B上有1路千兆以太网接口,以太网接口是通过GPHY芯片连接的PS的BANK502上。GPHY芯片采用Micrel公司的KSZ9031RNXIC以太网PHY芯片,PHYAddress为001。图9-1为ZYNQPS端以太网PHY芯片连接示意图:
图9-1ZYNQPS系统与GPHY连接示意图
USBUart接口
AXU2CGA/B板上配备了一个Uart转USB接口,用于系统调试。转换芯片采用SiliconLabsCP2102的USB-UAR芯片,USB接口采用MINIUSB接口,可以用一根USB线将它连接到上PC的USB口进行核心板的单独供电和串口数据通信。USBUart电路设计的示意图如下图所示:
图10-1USB转串口示意图
SD卡槽
AXU2CGA/B板包含了一个MicroSD卡接口,SDIO信号与BANK501的IO信号相连,SD卡连接器的原理图如图11-1所示。
图11-1SD卡连接示意图
PCIE接口
AXU2CGA/B配备了一个PCIEx1的插槽,用于连接PCIE外设,PCIE通信速度高达5Gbps。PCIE信号直接跟BANK505PSMGT收发器的LANE0相连接。PCIEx1设计的示意图如下图12-1所示:
图12-1PCIE接口设计示意图
40针扩展口
AXU2CGA/B板上预留了2个2.54mm标准间距的40针扩展口,每个扩展口均包含2个3.3V电源,1个5V电源,3个地以及34个IO口。J12扩展口的IO口连接到ZYNQ芯片BANK66上,电平标准为1.8V,注意不要插1.8V之外的设备。J15扩展口的IO口连接到ZYNQ芯片BANK25,BANK26上,电平标准为3.3V。设计的示意图如下图13-1所示:
图13-1扩展口设计示意图
MIPI接口
AXU2CGA/B板上有2路MIPI接口,用于连接MIPI摄像头。MIPI的差分信号分别连接到BANK64、65的HPIO上,电平标准为+1.2V;MIPI的控制信号连接到BANK24上,电平标准为+3.3V。MIPI口设计的示意图如下图14-1所示:
图14-1MIPI接口连接示意图
JTAG调试口
在AXU2CGA/B板上预留了一个10针的JTAG接口,用于下载ZYNQUltraScale+程序或者固化程序到FLASH。JTAG的管脚定义如下图所示
图16-1JTAG接口管脚定义
板上有一个4位的拨码开关用来配置ZYNQ系统的启动模式。AXU2CGA/B系统支持4种启动模式。这4种启动模式分别是JTAG调试模式,QSPIFLASH,EMMC和SD2.0卡启动模式。芯片上电后会检测(PS_MODE0~3)的电平来决定那种启动模式。用户可以通过拨码开关来选择不同的启动模式。SW1启动模式配置如下表17-1所示。
表17-1SW1启动模式配置
LED灯
AXU2CGA/B的板上有4个用户指示灯,4个用户控制按键以及一个reset按键。4个用户指示灯和4个用户按键均连接到BANK24的IO上。LED灯硬件连接的示意图如图18-1所示:
图18-1LED灯硬件连接示意图
系统时钟
板上分别为RTC电路,PS系统,PL逻辑部分提供了参考时钟,其中RTC的时钟为32.768,PS的系统时钟为33.3333Mhz,PL端的时钟是25Mhz。时钟电路设计的示意图如下图19-1所示:
图19-1时钟源
PL_REF_CLK的电平为+1.8V。
风扇接口
风扇为12V供电,可通过FAN_PWM信号调节转速。
电源
AXU2CGA/B的电源输入电压为DC12V,电流2A的适配器。电源接口如下图所示,尽量使用我们提供的电源适配器。
图20-1电源接口
结构尺寸图
图21-1正面图(Top View)
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发表于 12-12 23:16
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前段时间看到Xilinx发布了新的差异化ZYNQ Ultrascale+ MPSoC ZU1和Artix Ultrascale+FPGA,熊猫君趁着国家假日有点时间,随便瞎聊一下。本次发布的新产品均
发表于 08-02 16:12
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基于 Xilinx 公司ZYNQ Ultrascale+ MPSoC系列 FPGA 芯片设计,应用于工厂自动化、机器视觉、工业质检等工业领域
发表于 11-02 14:35
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LiDAR 技术的 Zynq UltraScale+ MPSoC 适应性 Zynq UltraScale+ MPSoC 器件实现了基于 SoC 的自适应产品设计,这给 LiDAR 应用实现带来了非常大的前景。将处理器和 FPGA 架构同时整合到一个设备中,可以
发表于 11-05 16:52
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我们很高兴宣布,我们已经完成了 Zynq UltraScale+ 全功耗域( FPD )和可编程逻辑( PL )功耗域的功能安全认证。由此,我们的 Zynq UltraScale+ 器件率先成为全面
发表于 11-17 09:54
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