PE100 用户手册

[English]

微信公众号：

●1. 概述

使用 PE100，您可以快速测试、开发和评估微相科技的 5*6 XME 系列 SoM 的功能。它为 XME 系列 SoM 提供了多种接口，例如 HDMI TX、千兆以太网、SFP、PCIe 2.0 x1 等。

目前，它支持 XME0712、XME0715 和 XME0720。最推荐与 XME0715 一起使用。在本文档除了特别说明到特定核心板型号的描述外，其它一律是以XME0715核心板来做说明。

○板卡布局

○资源特性

• 1 个 PCIe x1

• 2 个千兆以太网，支持 10/100/1000M 网络传输速率，1 个位于 PS，1 个位于 PL

• 2 个 SFP

• 1 个 HDMI TX

• 1 个 USB UART

• 1 个 SD

• 2 个 40 针扩展端口

• 1 个 JTAG 调试端口

• 1 个系统复位键，2 个用户按键

• 4 个用户LED

  注：因核心板不同，以上接口可能不完全支持，使用时请确认细节。

○框图

○机械尺寸

○核心板匹配说明

✔️：支持

❌：不支持

⚠️ : 使用需注意

⭐ : 不完全支持

PE100	XME0712-35T	XME0712-75T/100T/200T	XME0715	XME0720
PCIE x1	✔️	✔️	✔️	❌
ETH0	❌	✔️	✔️(PS 侧)	✔️(PS 侧)
ETH1	✔️	✔️	✔️	✔️
HDMI TX	✔️	✔️	✔️	✔️
SFP x2	✔️	✔️	✔️	❌
USB-UART	✔️	✔️	✔️	✔️
SD	❌	❌	✔️(PS 侧)	✔️(PS 侧)
GPIO1	✔️	✔️	✔️	✔️
GPIO2	⭐	✔️	✔️	✔️

●2. 功能资源

○千兆以太网

底板提供 2 个千兆以太网接口。ETH0 的 PHY IC 集成在核心板上，ETH0通过MDI信号与核心板连接。有关 ETH0 PHY 的更多信息，请参考相应的核心板文档。

ETH1 的 PHY 是 Marvell Alaska 88E1512，通过 RGMII 接口与核心板连接。88E1512 是一个强大的 PHY，支持 RGMII 到 RJ45 和 SGMII 到 RJ45，具有 MDI/MDIX 和 10/100/1000 Mbps 自适应能力。

核心板与两个以太网 PHY 芯片的连接图。

○USB Host

PE100 提供四个 USB Host接口。对于 XME0712，不支持 USB Host。 USB 3320 集成在核心板上。底板通过一个 USB HUB 芯片 USB2514 扩展了四个 USB Host接口。USB 接口为 TYPE-A，可以连接不同的 USB Slave设备，例如 USB 鼠标、USB 键盘、USB WIFI 等。

USB Host电路设计的示意图如下所示：

USB 与 XME0715 的引脚连接分配表如下。

信号名称	FPGA 引脚	引脚名称	说明
OTG_NRST	E18	PS_MIO8_500	OTG 复位，低电平有效
OTG_CLK	A14	PS_MIO36_501	ULPI 时钟输出
OTG_DATA0	C16	PS_MIO32_501	ULPI 双向数据 0
OTG_DATA1	G11	PS_MIO33_501	ULPI 双向数据 1
OTG_DATA2	B11	PS_MIO34_501	ULPI 双向数据 2
OTG_DATA3	F9	PS_MIO35_501	ULPI 双向数据 3
OTG_DATA4	A11	PS_MIO28_501	ULPI 双向数据 4
OTG_DATA5	B9	PS_MIO37_501	ULPI 双向数据 5
OTG_DATA6	F10	PS_MIO38_501	ULPI 双向数据 6
OTG_DATA7	C10	PS_MIO39_501	ULPI 双向数据 7
OTG_DIR	E15	PS_MIO29_501	控制数据总线的方向
OTG_NXT	F14	PS_MIO31_501	OTG NXT 信号
OTG_STP	A12	PS_MIO30_501	OTG STP 信号

○USB UART

底板提供了一个 USB 转 UART 接口，芯片为 Silicon Labs CP2102。USB 接口为 Micro USB。

UART 与 XME0715 的引脚连接分配表如下。

信号名称	FPGA 引脚	引脚名称	说明
UART_RX	B17	PS_MIO14_500	UART 接收信号
UART_TX	E17	PS_MIO15_500	UART 发送信号

○JTAG

PE100 提供了 IDC10 JTAG 接口。通过 JTAG 端口，用户可以下载 FPGA 程序、固化 FLASH 程序以及进行在线仿真。JTAG 电路包括二极管保护，以确保 FPGA 信号电压符合要求。然而，我们还是建议用户避免热插拔，以免损坏芯片。

○复位

我们提供了一个按键（K1），可以用作 FPGA 上运行的设计的“复位”信号。

○Micro SD

PE100 提供了一个 Micro SD 接口，供用户访问 SD 卡存储器。对于 XME0712，不支持 SD。

SDIO 信号与 ZYNQ 的 SDIO 连接。Bank 501 的 VCCIO 电压为 1.8V，而 SD 数据电压为 3.3V，因此使用 TXS02612 进行电平转换。

核心板与 SD 的连接图。

○SFP

PE100 提供了两个 SFP 接口，每个 SFP 使用一个收发器通道。用户可以使用 SFP 热插拔光模块进行光纤数据通信。

每个 SFP 接口包括以下信号：

• 收发器：提供一个通道，数据传输速率高达 6.52 Gbps。

• SMBUS (I2C)：3.3V 信号，用于模块管理。

• 控制信号：包括状态控制。

• 参考时钟：底板的 125 MHz 差分时钟。

核心板与 SFP 的连接图。

底板上 SFP 接口的物理图如下所示。

SFP1 与 XME0715 的引脚连接分配表如下。

信号名称	FPGA 引脚	说明
SFP1_RX_N	AB9	ZYNQ/FPGA 收发器接收数据
SFP1_RX_P	AA9	ZYNQ/FPGA 收发器接收数据
SFP1_TX_N	AB5	ZYNQ/FPGA 收发器发送数据
SFP1_TX_P	AA5	ZYNQ/FPGA 收发器发送数据
SFP1_PRSNTN	R5	在位状态信号，上拉，低电平表示 SFP 模块在位
SFP1_RXLOS	R4	Rx LOS，上拉，高电平表示 LOS 信号
SFP1_SCL	N3	SMBUS (I2C) 时钟信号
SFP1_SDA	N4	SMBUS (I2C) 数据信号
SFP1_TXDISABLE	K5	Tx_Disable，上拉，高电平时发送关闭
SFP1_TXFAULT	J5	Tx_Fault，上拉，高电平表示故障信号

SFP2 与 XME0715 的引脚连接分配表如下。

信号名称	FPGA 引脚	说明
SFP2_RX_N	Y8	ZYNQ/FPGA 收发器接收数据
SFP2_RX_P	W8	ZYNQ/FPGA 收发器接收数据
SFP2_TX_N	Y4	ZYNQ/FPGA 收发器发送数据
SFP2_TX_P	W4	ZYNQ/FPGA 收发器发送数据
SFP2_PRSNTN	N8	在位状态信号，上拉，低电平表示 SFP 模块在位
SFP2_RXLOS	P8	Rx LOS，上拉，高电平表示 LOS 信号
SFP2_SCL	P5	SMBUS (I2C) 时钟信号
SFP2_SDA	P6	SMBUS (I2C) 数据信号
SFP2_TXDISABLE	L4	Tx_Disable，上拉，高电平时发送关闭
SFP2_TXFAULT	L5	Tx_Fault，上拉，高电平表示故障信号

○HDMI

一个 HDMI 视频输出接口可以实现 1080P 图像以及视频输出。

底板上 HDMI 接口的物理图如下所示。

○PCIe

PE100 底板是一个标准的 PCI-Express 卡，其机械尺寸符合标准 PCIe 卡的电气规格要求，它提供了一个标准的 PCIe x4 插槽卡，四个 TX 通道和 RX 通道连接到 PCIe 金手指插槽，单通道通信速率高达 5Gbps 带宽，满足 PCIe Gen2 的数据传输能力。PCIe 参考时钟由 PCIe ROOT 设备（通常是 PC）的 PCIe 插槽提供给开发板，参考时钟频率为 100MHz。

○LED

PE100 包括五个 LED，一个电源指示灯，一个 PS 侧的用户 LED 和三个 PL 侧的用户 LED。当 FPGA 的相应引脚处于低电平时，LED 会亮起。

位置	信号名称	引脚号
D8	PS_LED1	G16
D9	PL_LED1	B7
D10	PL_LED2	B6
D11	PL_LED3	M7

○按键

我们提供了两个按键供用户使用。按键按下时，FPGA 的相应引脚将处于低电平。

位置	信号名称	引脚号
K2	PS_KEY	C19
K3	PL_KEY	J1

○GPIO

底板提供了两个 IDC40 GPIO 扩展端口，JP1 和 JP2，可以连接到微相科技的模块或其他外设。使用 IO 时，请确保连接的信号电压一致。

JP1:

引脚	信号名称	引脚号	引脚	信号名称	引脚号
1	GPIO1_0P	AA16	2	GPIO1_0N	AA17
3	GPIO1_1P	W17	4	GPIO1_1N	Y17
5	GPIO1_2P	AA19	6	GPIO1_2N	AA20
7	GPIO1_3P	V16	8	GPIO1_3N	W16
9	GPIO1_4P	AB18	10	GPIO1_4N	AB19
11	VCC_5V	-	12	GND	-
13	GPIO1_5P	U19	14	GPIO1_5N	V19
15	GPIO1_6P	AB21	16	GPIO1_6N	AB22
17	GPIO1_7P	V18	18	GPIO1_7N	W18
19	GPIO1_8P	U17	20	GPIO1_8N	U18
21	GPIO1_9P	Y18	22	GPIO1_9N	Y19
23	GPIO1_10P	AB13	24	GPIO1_10N	AB14
25	GPIO1_11P	R17	26	GPIO1_11N	T17
27	GPIO1_12P	V13	28	GPIO1_12N	V14
29	VCC_3V3	-	30	GND	-
31	GPIO1_13P	AA14	32	GPIO1_13N	AA15
33	GPIO1_14P	U11	34	GPIO1_14N	U12
35	GPIO1_15P	AA12	36	GPIO1_15N	AB12
37	GPIO1_16P	Y12	38	GPIO1_16N	Y13
39	GPIO1_17P	V11	40	GPIO1_17N	W11

JP2

引脚	信号名称	引脚号	引脚	信号名称	引脚号
1	GPIO2_0P	G8	2	GPIO2_0N	G7
3	GPIO2_1P	F5	4	GPIO2_1N	E5
5	GPIO2_2P	G6	6	GPIO2_2N	F6
7	GPIO2_3P	F7	8	GPIO2_3N	E7
9	GPIO2_4P	D7	10	GPIO2_4N	D6
11	VCC_5V	-	12	GND	-
13	GPIO2_5P	L6	14	GPIO2_5N	M6
15	GPIO2_6P	N1	16	GPIO2_6N	P1
17	GPIO2_7P	R3	18	GPIO2_7N	R2
19	GPIO2_8P	P3	20	GPIO2_8N	P2
21	GPIO2_9P	T2	22	GPIO2_9N	T1
23	GPIO2_10P	P7	24	GPIO2_10N	R7
25	GPIO2_11P	K7	26	GPIO2_11N	L7
27	GPIO2_12P	J8	28	GPIO2_12N	K8
29	VCC_3V3	-	30	GND	-
31	GPIO2_13P	AA11	32	GPIO2_13N	AB11
33	GPIO2_14P	U13	34	GPIO2_14N	U14
35	GPIO2_15P	V15	36	GPIO2_15N	W15
37	GPIO2_16P	AB16	38	GPIO2_16N	AB17
39	GPIO2_17P	W12	40	GPIO2_17N	W13

○电源

开发板需要 DC12V 电源。请使用指定的电源以避免损坏。开发板还支持从 PCIe 接口供电。电源结构如下。

●3. 相关文档

○PE100

• PE100_R11 原理图 (PDF)

• PE100_R11 尺寸 (PDF)

• PE100_R11 板源文件 (Brd)

○微相科技的 5*6 XME 系列 SoM

• XME0712 用户手册(HTML)

• XME0715 用户手册(HTML)

• XME0720 用户手册(HTML)