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[A7/K7/Z7系列] 米联客-ZYNQ-MZ7015FA开发平台硬件手册

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uisrc 发表于 2022-3-26 14:43:39 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
 
1产品概述
    自2015年米联客ZYNQ系列开发平台发布以来,米联客ZYNQ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,MZ7015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
MZ7015FA硬件参数
SOC型号
XC7Z015CLG485-2I
ARM主要参数
Cortex-A9 双核主频 766M
FPGA主要参数
型号
XC7Z015CLG485-2I
FPGA架构
Artix7
速度等级
-2
逻辑单元(Logic Cells)
74K
查找表(LUTs)
46200
Block RAM(#36kb Blocks)
3.3Mb
DSP(DSP slices)
160
触发器(Flip-flops)
92400
XADC
1路(和GPIO复用)
GTP/GPX
4对
核心电源
1.0V电源最大输出8A 确保系统稳定
PS DDR
DDR3L 1GB 1066MHZ*32bits
EMMC
8GB/4GB
SD卡
1路TF卡接口
FLASH
128Mbit QSPI-Flash
PS晶振
33.3333MHZ(核心模块上)
PL晶振
100MHZ(底板上)
GTP/GTX晶振
引出到底板上
125MHZ差分时钟(底板上)
SFP
2 路 SFP+接口,单路最大支持 6.25Gbps (和PCIE公用1组GTP,因此不能同时使用PCIE)
PCIE接口
PCIE2.0 X2(和SPF公用1组GTP,因此不能同时使用SFP)
SATA
2路
千兆以太网
1路PS千兆网 1路 PL千兆以太网
HDMI输出
1 路 HDMI 输出,支持 DVI1.0/HDMI1.0协议,最大输出1080@60fps
HDMI输入
1 路 HDMI 输入,支持 HDMI1.4协议,最大输入1080@60fps
USB HOST
4 路 USB HOST,可接 USB 外设
USB 串口
底板 1 路 USB 转串口,MicroUSB接口
EEPROM
1路24LC02
RTC
1路DS1337
按键
底板 4 个
LED
底板 4 个
JTAG接口
1路使用下载器进行调试和下载
FEP扩展IO
FEP高速扩展接口,HR BANK,48GPIO/24对差分,修改核心模块ADJ电阻调整电压
电源输入
核心模块
5V@3A
功能底板
12V@2A
连接型号
核心模块
广濑 FX8-100P-SV92 3个

底板
广濑 FX8-100S-SV92 3个

FEP-底板
泰科5177983

FEP-子卡
泰科5177984
外形尺寸
核心模块
50mm*50mm
功能底板
200mm*110mm
连接器合高
3mm


3核心模块
MZ7015FA开发平台硬件手册-1.png
4功能底板
MZ7015FA开发平台硬件手册-2.png
5硬件详细描述1:ZYNQ SOC
MZ7015FA开发平台硬件手册-3.png
核心模块搭载了一颗 XILINX 可编程 SOC 芯片XC7Z015CLG485-2I。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
XC7Z015CLG485-2I
ARM主要参数
Cortex-A9 双核主频 766M
FPGA主要参数
型号
XC7Z015CLG485-2I
架构
Artix7
速度等级
-2
逻辑单元(Logic Cells)
74K
查找表(LUTs)
46200
Block RAM(#36kb Blocks)
3.3Mb
DSP(DSP slices)
160
触发器(Flip-flops)
92400
XADC
1路(和GPIO复用)
引出GTP/GPX
4对
引出MIO
38个
引出PL HR IO
146个(或72对差分)


2:DDR内存
MZ7015FA开发平台硬件手册-4.png
核心模块搭载了2片镁光(Micron)DDR3L内存。2片与ZYNQ的PS内存接口相连。
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。
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)

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。
MZ7015FA开发平台硬件手册-5.png
MZ7015FA开发平台硬件手册-6.png
3:QSPI
MZ7015FA开发平台硬件手册-7.png
4bit SPI FLASH,可用于保存数据和代码。
主要技术参数:128Mbit:
-x1, x2, and x4 支持
-最高时钟104 MHz, rates @ 100 MHz 4bit 模式下可以达到 400Mbs
-工作于 3.3V
-为了正确使用 QSPI FLASH 工作于 4bit 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 4bit FLASH 可以工作于反馈模式。 Zynq 只支持 24bit 的寻址 空间,128Mb 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,目前米联客使用以下2种型号,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。
W25Q128FV
N25Q128A13ESE40F
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。
MZ7015FA开发平台硬件手册-8.png MZ7015FA开发平台硬件手册-9.png
4:EMMC
MZ7015FA开发平台硬件手册-10.png
核心板焊接了4GB/8GB大容量的 EMMC,EMMC 连接到了 ZYNQ 的 PS 端接口,接口采用 SD 模式。EMMC 具备体积小,容量大,使用方便,速度快等优点,数据时钟可以达到 50MHZ。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。
MZ7015FA开发平台硬件手册-11.png MZ7015FA开发平台硬件手册-12.png
5:SD接口
MZ7015FA开发平台硬件手册-13.png
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[40-47],其中包含了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MZ7015FA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。
MZ7015FA开发平台硬件手册-14.png MZ7015FA开发平台硬件手册-15.png MZ7015FA开发平台硬件手册-16.png
6:PS系统时钟
    对于PS的系统输入时钟只需要在ZYNQ IP核中正确设置时钟频率,不需要进行PIN脚约束。
MZ7015FA开发平台硬件手册-17.png MZ7015FA开发平台硬件手册-18.png
7:PL时钟
    PL一路时钟接到BANK34的T2脚,时钟在功能底板上
MZ7015FA开发平台硬件手册-19.png
8:GTX时钟
一路125M差分GTX时钟,在功能底板上
MZ7015FA开发平台硬件手册-20.png
MGT时钟的PIN脚定义可以通过阅读原理图直观获知。
MZ7015FA开发平台硬件手册-21.png
9:上电复位
开发平台上电复位信号是 PS_POR_B,MZ7015使用tps51200的PGOOD作为复位信号。
MZ7015FA开发平台硬件手册-22.png MZ7015FA开发平台硬件手册-23.png
开发平台外部复位信号是 PS_RST,此复位信号接到功能底板的按键输入。
MZ7015FA开发平台硬件手册-24.png MZ7015FA开发平台硬件手册-25.png
10:模式开关
MZ7015FA开发平台硬件手册-26.png
模式开关在核心板上,通过设置模式开光,可以实现JTAG模式、SD卡模式、QSPI模式的切换(只有新版本核心板支持,老版本的核心板只支持SD模式和QSPI模式)
核心板丝印 Ver:20220320之前的版本:
模式
SW-PIN1
SW-PIN2
SD
OFF
X
QSPI
ON
X



MZ7015FA开发平台硬件手册-27.png
核心板丝印 Ver:20220320以后的版本
模式
SW-PIN1
SW-PIN2
JTAG
ON
ON
SD
OFF
OFF
QSPI
ON
OFF


MZ7015FA开发平台硬件手册-28.png
MZ7015FA开发平台硬件手册-29.png
11:PS以太网
MZ7015FA开发平台硬件手册-30.png
以太网芯片集成在功能底板上,PS部分以太网RGMII接口在ZYNQ IP中配置,通过阅读原理图,可以快速正确定位以RGMII接口所在的ETH0的MIO的位置。
MZ7015FA开发平台硬件手册-31.png
以太网的RJ-45接口在功能底板上
MZ7015FA开发平台硬件手册-32.png
MZ7015FA开发平台硬件手册-33.png
12:PL以太网
PL集成了1路PL以太网,在BANK34,该BANK是HR BANK,IO电平是3.3V
MZ7015FA开发平台硬件手册-34.png


为节省成本,2个PHY芯片共用一个时钟芯片
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13:USB2.0接口
MZ7015FA开发平台硬件手册-36.png
OTG芯片采用TUSB1210_QFN32,该芯片集成在功能底板上。
PS部分USB2.0 OTG接口在ZYNQ IP中配置,通过阅读原理图,可以快速正确定位USB2.0 OTG接口所在USB0的MIO的位置。
MZ7015FA开发平台硬件手册-37.png
在功能底板上通过HUB芯片扩展4路USB2.0 HOST接口
MZ7015FA开发平台硬件手册-38.png
MZ7015FA开发平台硬件手册-39.png
每一路USB接口都具备过流保护功能
MZ7015FA开发平台硬件手册-40.png
14:USB串口
MZ7015FA开发平台硬件手册-41.png
ZYNQ ARM UART1通过CP2104 USB转串口芯片实现和电脑通信,用于信息调试,默认不焊接核心板上的串口芯片。
PS部分UART串口在ZYNQ IP中配置,通过阅读原理图,可以快速正确定位以UART USB串口接口所在的UART1的MIO的位置。
读者需要注意,这的UART_TXD 实际上是数据从UART芯片发送到ZYNQ芯片,UART_RXD数据是从ZYNQ芯片发送到UART芯片。
    以下串口芯片在功能底板上。
MZ7015FA开发平台硬件手册-42.png
在底板上的接口
MZ7015FA开发平台硬件手册-43.png
15:HDMI输出接口
MZ7015FA开发平台硬件手册-44.png
功能底板的HDMI输出接口直接由FPGA驱动,支持最大1080@60fps输出。
    功能底板的原理图中,为了快速直观定位到FPGA的PIN脚,在定义的功能网络部分有具体的FPGA PIN脚号。
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16:HDMI输入接口
功能底板的HDMI输入接口采用了ADV7611 HDMI芯片,可以支持HDMI1.4协议。
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17:SFP+光口
XC7Z015CLG485-2I有1组共4对GTP接口。在MZ7015FA中,其中MGT112的2对GTP用于SFP+光通信接口,最大支持速率6.25Gbps.
MZ7015FA开发平台硬件手册-47.png
在功能底板上,MGT112引出到SFP+接口
MZ7015FA开发平台硬件手册-48.png
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18:PCIE接口
PCIE金手指
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XC7Z015CLG485-2I有1组共4对GTP接口。在MZ7015FA中,其中MGT112的2对GTP用于PCIE2.0X2
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19:EEPROM
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20:RTC时钟DS1337
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21:按键
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在功能底板上有5个按键,其中1个是复位按键,另外4个接到了FPGA IO
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22:LED
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在功能底板上有5个LED,个电源指示,其他LED1~ LED4分别接到了FPGA BANK34的L6、M6、K7和L7脚
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23:JTAG接口
核心板上JTAG接口,JTAG不支持热插拔,断电情况下接好JTAG后再把下载器的USB线插入电脑USB接口
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MZ7015FA开发平台硬件手册-62.png MZ7015FA开发平台硬件手册-63.png
功能底板上JTAG接口
MZ7015FA开发平台硬件手册-64.png
底板上增加了ESD保护芯片,但是JTAG不支持热插拔,断电情况下接好JTAG后再把下载器的USB线插入电脑USB接口
MZ7015FA开发平台硬件手册-65.png
24:FEP高速扩展接口
FEP高速扩展接口可以用于单端IO的通信,单端IO最高250M,也可以用于LVDS的通信。对于MZ7015FA,FEP的扩展接口也是核心板上的ADJ BANK,通过修改ADJ BANK电压可以满足多种应用场合。
MZ7015FA开发平台硬件手册-66.png
原理图红色部分为全局时钟IO,绿色部分是局部时钟IO
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25:电源管理25-1:核心板电源管理
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25-2:功能底板电源
这里需要注意,外设的电源应当最后上,所以这里使用了VCCADJ作为功能板上的电源使能
MZ7015FA开发平台硬件手册-69.png
26:散热片
MZ7015FA开发平台硬件手册-70.png
6 ZYNQ-XC7Z015 CLG485 BANK 分布
MZ7015FA开发平台硬件手册-71.png
7技术支持
技术支持形式包括米联客社区、QQ群、微信、电话、公众号等,但是不限于以上方式。

米联客官方社区:www.uisrc.com

米联客社区FPGA/SOC QQ群:
群1:516869816         群2:543731097
群3:86730608         群4:34215299

技术微信:18951232035
技术电话:18951232035

官方微信公众号:
MZ7015FA开发平台硬件手册-72.png
8售后
1、7天无理由退货(人为原因除外)
2、质保期限:本司产品自快递签收之日起,提供一年质保服务(主芯片,比如FPGA 或者CPU等除外)。
3、维修换货,需提供淘宝订单编号或合同编号,联系销售/技术支持安排退回事宜。
售后维修请登录工单系统:https://www.uisrc.com/plugin.php?id=x7ree_service
4、以下情形不属于质保范畴。
A:由于用户使用不当造成板子的损坏:比如电压过高造成的开发板短路,自行焊接造成的焊盘脱落、铜线起皮 等
B:用户日常维护不当造成板子的损坏:比如放置不当导致线路板腐蚀、基板出现裂纹等
5、质保范畴外(上方第4条)及质保期限以外的产品,本司提供有偿维修服务。维修仅收取器件材料成本,往返运 费全部由客户承担。
6、寄回地址,登录网页获取最新的售后地址:https://www.uisrc.com/t-1982.html
9销售
天猫米联客旗舰店:https://milianke.tmall.com
京东米联客旗舰店:https://milianke.jd.com/
官方淘宝1店:https://milianke.taobao.com

销售电话:18921033576

公司地址:常州溧阳总部:常州溧阳市中关村-雅创高科智造谷10-1幢
南京研发基地:南京市栖霞区仙林大道181号5幢2220/2221
10视频
目前官方课程视频站正在筹建中,在线视频观看地址:https://www.uisrc.com/video.html

越努力越幸运!加油!
 
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