XME0715用户手册
开发环境:
赛灵思Vivado 2018.3
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●1. 概述
XME0715 是微相科技推出的一款基于赛灵思 Zynq-7000系列 的 SoC 工业级系统模块。该模块集成了 1GB DDR3 内存、32MB SPI 闪存、8GB eMMC 闪存、千兆以太网 PHY 收发器、USB PHY 收发器，以及大量可通过高速连接器扩展的可配置 I/O。模块尺寸仅为 5 x 6 厘米，小巧灵活，适用于广泛的应用场景。所有微相科技尺寸为 5 x 6 cm的核心板，机械结构兼容。
○板卡布局
○资源特性
Xilinx XC7Z015-2CLG485I
DDR3: 1GB DDR3 RAM
Flash: 256Mbit QSPI Flash, 8GB eMMC Flash.
LED: 1个电源 指示灯,1个FPGA 配置状态指示灯;
2 个用户LED, 1个由PS侧控制, 1个由PL侧控制. 。PL GPIO: 142, 96个电压可调的GPIO,
可配置为71对差分对。Giga ETH: 10/100/1000M 自适应。
USB Host: USB2.0 PHY(USB3320)
CLOCK: 1 个 33.33MHz 有源晶振为 PS 系统提供稳定的时钟。
1 个 50MHz 有源晶振为 PL 逻辑提供额外的时钟信号。
○系统框图
○机械尺寸
●2. 硬件资源
○FPGA
766 MHz dual-core Cortex-A9 processor
DDR3L memory controller with 8 DMA channels and 4
High Performance AXI3 Slave ports
High-bandwidth peripheral controllers: 1G Ethernet, USB 2.0, SDIO
Low-bandwidth peripheral controllers: SPI, UART, CAN, I2C
Programmable from JTAG, Quad-SPI flash, and microSD card
Programmable logic equivalent to Artix-7 FPGA
LUTs: 46,200
DSP Slices: 160
Logic Cells: 74K
Flip-Flops: 92,400
Total Block RAM: 3.3MbAnalog Mixed Signal (AMS) / XADC: 2x 12 bit, MSPS ADCs with up to 17 Differential Inputs
Security: AES & SHA 256b Decryption & Authentication for Secure Programmable Logic Config
○DDR3
该模块采用两片 16 位 DDR3 内存芯片，组成 32 位位宽，总容量为 1GB。
| Signal Name | PIN Number | Signal Name | PIN Number |
|---|---|---|---|
| PS_DDR3_A0 | M19 | PS_DDR3_D9 | G22 |
| PS_DDR3_A1 | M18 | PS_DDR3_D10 | L22 |
| PS_DDR3_A2 | K19 | PS_DDR3_D11 | L21 |
| PS_DDR3_A3 | L19 | PS_DDR3_D12 | L20 |
| PS_DDR3_A4 | K17 | PS_DDR3_D13 | K22 |
| PS_DDR3_A5 | K18 | PS_DDR3_D14 | J22 |
| PS_DDR3_A6 | J16 | PS_DDR3_D15 | K20 |
| PS_DDR3_A7 | J17 | PS_DDR3_D16 | M22 |
| PS_DDR3_A8 | J18 | PS_DDR3_D17 | T20 |
| PS_DDR3_A9 | H18 | PS_DDR3_D18 | N20 |
| PS_DDR3_A10 | J20 | PS_DDR3_D19 | T22 |
| PS_DDR3_A11 | G18 | PS_DDR3_D20 | R20 |
| PS_DDR3_A12 | H19 | PS_DDR3_D21 | T21 |
| PS_DDR3_A13 | F19 | PS_DDR3_D22 | M21 |
| PS_DDR3_A14 | G19 | PS_DDR3_D23 | R22 |
| PS_DDR3_BA0 | L16 | PS_DDR3_D24 | Y20 |
| PS_DDR3_BA1 | L17 | PS_DDR3_D25 | U22 |
| PS_DDR3_BA2 | M17 | PS_DDR3_D26 | AA22 |
| PS_DDR3_NCAS | P20 | PS_DDR3_D27 | U21 |
| PS_DDR3_CKE | T19 | PS_DDR3_D28 | W22 |
| PS_DDR3_CLK_N | N18 | PS_DDR3_D29 | W20 |
| PS_DDR3_CLK_P | N19 | PS_DDR3_D30 | V20 |
| PS_DDR3_NCS | P17 | PS_DDR3_D31 | Y22 |
| PS_DDR3_DM0 | B22 | PS_DDR3_DQS_N0 | D21 |
| PS_DDR3_DM1 | H20 | PS_DDR3_DQS_N1 | J21 |
| PS_DDR3_DM2 | P22 | PS_DDR3_DQS_N2 | P21 |
| PS_DDR3_DM3 | AA21 | PS_DDR3_DQS_N3 | W21 |
| PS_DDR3_D0 | D22 | PS_DDR3_DQS_P0 | C21 |
| PS_DDR3_D1 | C20 | PS_DDR3_DQS_P1 | H21 |
| PS_DDR3_D2 | B21 | PS_DDR3_DQS_P2 | N21 |
| PS_DDR3_D3 | D20 | PS_DDR3_DQS_P3 | V21 |
| PS_DDR3_D4 | E20 | PS_DDR3_NRST | F20 |
| PS_DDR3_D5 | E22 | PS_DDR3_ODT | P18 |
| PS_DDR3_D6 | F21 | PS_DDR3_NRAS | R18 |
| PS_DDR3_D7 | F22 | PS_DDR3_NWE | R19 |
| PS_DDR3_D8 | G21 |
○Giga ETH
RTL8211F芯片支持10/100/1000M网络传输速率，并通过RGMII接口与Zynq7000 PS的MAC层通信。它支持MDI/MDX自适应、多种速率自适应、主/从自适应以及MDIO总线支持，用于PHY寄存器管理。
○USB Host
RTL8211F 芯片支持 10/100/1000M 网络传输速率，并通过 RGMII 接口与 Zynq7000 PS 系统的 MAC 层进行通信。它支持 MDI/MDX 自适应、多种速率自适应、主/从模式自适应，并支持通过 MDIO 总线进行 PHY 寄存器管理。
○USB UART
通过一个 USB 转 UART 芯片 CH340连接到主机 PC。
| Signal Name | Pin Name | Pin Number | Explain |
|---|---|---|---|
| UART_TX | PS_MIO15_500 | E17 | UART 数据输出 |
| UART_RX | PS_MIO14_500 | B17 | UART 数据输入 |
○eMMC
本模块包含一个 8GB eMMC 接口（PS_SDIO1），用于存储系统文件或数据。它还可以与 QSPI 闪存一起作为辅助启动设备。该接口连接到 PS BANK501 的 MIO[46-51]。
| Signal Name | Pin Name | Pin Number |
|---|---|---|
| PS_MIO48_501 | MMC_CLK | D12 |
| PS_MIO47_501 | MMC_CMD | B13 |
| PS_MIO46_501 | MMC_DATA0 | D11 |
| PS_MIO49_501 | MMC_DATA1 | C9 |
| PS_MIO50_501 | MMC_DATA2 | D10 |
| PS_MIO51_501 | MMC_DATA3 | C13 |
○JTAG
XME0715 的 JTAG 信号连接到扩展口上，该端口还提供了一个3.3V的JTAG VREF电压输出信号。
| Signal | JM3 Pin Number | Explain |
|---|---|---|
| VCC_3V3 | 13 | 模块电压输出，JTAG参考电压 |
| FPGA_TDI | 21 | Input (3.3V) |
| FPGA_TDO | 17 | Output (3.3V) |
| FPGA_TCK | 15 | Input (3.3V) |
| FPGA_TMS | 23 | Input (3.3V) |
| GND | 19 | 连接到模块的GND信号 |
○启动配置
通过核心模块上的开关(SW4)来配置ZYNQ启动模式。
○Quad-SPI Flash
板载一路256M SPI闪存W25Q256FVEI用于存储FPGA的初始配置、用户应用程序以及数据。
| Position | Model | Capacity | Factory |
|---|---|---|---|
| U4 | W25Q256FVEI | 256 Byte | Winbond |
○时钟
XME0715核心板为PS提供了一路33.3MHz的有源时钟，并为PL提供了一路50MHz的有源时钟。
| Position | Signal Name | Frequency | Pin Number/Pin Name |
|---|---|---|---|
| U2 | PS_CLK_33d3 | 33.333Mhz | PS_CLK_500 |
| U6 | PL_CLK_50M | 50Mhz | Y14 |
○电源
XME0715支持宽电源输入(5V~15V)，推荐设计使用电源输入+12V。
模块上电后，按顺序级联，以 1.0V->1.8V->1.5V->3.3V的顺序完成上电过程。3.3V最后上电，同时提供系统电源状态PG信号。
○LED
XME0715 开发板包含四个 LED 指示灯：电源指示灯、FPGA 配置状态指示灯、PL 控制的用户 LED 以及 PS 控制的用户 LED。
LED 信号描述如下表所示。
| LED | FPGA Pin/ FPGA Name |
Note |
|---|---|---|
| D4 | -- | Power LED |
| D1 | T10 | FPGA配置状态LED，FPGA配置成功后点亮 |
| D2 | G17/PS_MIO0_500 | PS侧用户LED，输出低时，LED亮 |
| D3 | T16 | PL侧用户LED，输出低时，LED亮 |
○拓展口
XME0715使用三组连接器JM1、JM2和JM3来连接FPGA的IO信号和以太网接口信号。
3 x AXK600337YG, 100Pin, 0.5mm 间距。
| 核心板连接器型号 | 底板连接器型号 | 厂商 | 配对高度 |
|---|---|---|---|
| AXK600337YG | AXK500137YG | Panasonic | 3mm |
Description:
Bank34 IO 电平取决于 JM1 Pin11,13 的电压输入, 输入范围为1.2V-3.3V.
Bank35 IO 电平取决于 JM2 Pin91,93 的电压输入, 输入范围为 1.2V-3.3V.
SD 信号 (JM3 Pin73,75,77-Pin85) 电压为1.8V.
MIO9-MIO13, UART, JTAG, RESET 电压为3.3V.
请参阅《XME0715_Pinout_Table_R20》 以获取详细的引脚定义信息。
●3. 相关文档
○XME0715
XME0715_R20 原理图 (PDF)
XME0715_R20 尺寸 (PDF)
XME0715_R20 尺寸源文件 (DXF)
○PE100
PE100 用户手册(HTML)
PE100_R11 原理图 (PDF)
PE100_R11 尺寸 (PDF)
PE100_R11 板源文件 (Brd)
○PE300
PE300 用户手册(HTML)
PE300_R11 原理图(PDF)
PE300_R11 尺寸 (PDF)
PE300_R11 板源文件 (Brd)