# **XME0837 用户手册** [[English]](https://microphase-doc.readthedocs.io/en/latest/SoM/XME0837/XME0837-Reference_Manual.html) ## 开发环境： 赛灵思Vivado 2021.1 ## 微信公众号： ![](./XME0837-Reference_Manual.assets/vx.png) ## ●1. 概述 XME0837 是微相科技基于 Xilinx Kintex UltraScale+ SoC 推出的工业级系统模块。可根据需求定制，定制需求可能需要满足最小订单量，请联系我们的销售团队获取更多信息：。 该模块集成了 5 片 1GB DDR4，组成 80 位数据总线，容量为 5GB。PS（处理系统）与 DDR3 之间的数据读写时钟频率最高可达 533MHz，最高运行时钟速度可达1333MHz(数据速率2666Mbps)，能够满足系统对高带宽数据处理的需求。同时，核心板上集成了2片128MB QSPI FLASH, 在使用中，它可以作为系统大容量的存储设备。 核心板扩展出322个单端IO（可配置成161对差分IO）；其中HD IO 96个，可配置为48对差分，电压均可调；HP IO 226个，可配置为113对差分，95对电压可调，18对电压为1.8V;同时引出了 24对GTY高速RX/TX差分信号以及12对GTH高速RX/TX差分信号，FPGA Pin到连接器的走线都做了等长差分处理，阻抗单端50欧姆，差分100欧姆。 ### ○板卡布局 ![image-20250729111403073](./XME0837-Reference_Manual.assets/image-20250729111403073.png) ### ○资源特性 - FPGA：Xilinx XCKU15P- 2FFVB1517I - DDR4：5GB DDR4 RAM, 80Bit - 时钟：1 100MHz系统单端时钟
      3 200MHz系统差分时钟 - Flash：2 128MB QSPI Flash - LED：2个LED, 1个显示配置状态，1个显示电源状态 - 收发器：GTY: 24; GTH: 12 - GPIO：HD IO: 96, 48对LVDS，电压均可调
       HP IO: 226, 113对LVDS, 95对电压可调, 18对1.8V - 连接器：4 x 240pin 高速B2B连接器 ### ○机械尺寸 ![](./XME0837-Reference_Manual.assets/XME0837_MECH.png) ## ●2. 功能资源 ### ○FPGA - 逻辑单元Logic Cells:1,143K； - 查找表LUTs: 523K - 触发器(flip-flops): 1,045K - Block RAM：34.6Mb； - UltraRAM：36.0Mb； - DSP Slices：1,968 ### ○DDR4 XME0837板载了五片镁光的DDR4，每片1GB, 组成数据位宽为80位，使用DDR4型号: MT40A512M16LY-062E。DDR4 SDRAM的最高运行时钟速度可达1333MHz(数据速率2666Mbps)， DDR4芯片连接到BANK66、67、68存储器接口上。 DDR4的硬件设计需要严格考虑信号完整性，我们在电路设计和PCB设计的时候已经充分考虑了匹配电阻/终端电阻，走线阻抗控制，走线等长控制，保证DDR4的高速稳定的工作。 ZYNQ Bank66、67、68与DDR4硬件连接示意图如下图所示 ​ ![image-20250318095538495](./XME0837-Reference_Manual.assets/image-20250318095538495.png) DDR4与FPGA连接分配表如下： | 信号名称 | 引脚号 | 信号名称 | 引脚号 | | ----------- | ------ | ---------------- | ------ | | DDR4_C1_D0 | AW25 | DDR4_C1_D71 | AN33 | | DDR4_C1_D1 | AW26 | DDR4_C1_D72 | AJ29 | | DDR4_C1_D2 | AU23 | DDR4_C1_D73 | AJ30 | | DDR4_C1_D3 | AV23 | DDR4_C1_D74 | AH31 | | DDR4_C1_D4 | AT24 | DDR4_C1_D75 | AH32 | | DDR4_C1_D5 | AU24 | DDR4_C1_D76 | AK32 | | DDR4_C1_D6 | AV26 | DDR4_C1_D77 | AL32 | | DDR4_C1_D7 | AV27 | DDR4_C1_D78 | AM32 | | DDR4_C1_D8 | AT25 | DDR4_C1_D79 | AM33 | | DDR4_C1_D9 | AT26 | DDR4_C1_DM0 | AW23 | | DDR4_C1_D10 | AN23 | DDR4_C1_DM1 | AR23 | | DDR4_C1_D11 | AP23 | DDR4_C1_DM2 | AM23 | | DDR4_C1_D12 | AP24 | DDR4_C1_DM3 | AL25 | | DDR4_C1_D13 | AP25 | DDR4_C1_DM4 | AU28 | | DDR4_C1_D14 | AN25 | DDR4_C1_DM5 | AV35 | | DDR4_C1_D15 | AP26 | DDR4_C1_DM6 | AR34 | | DDR4_C1_D16 | AL24 | DDR4_C1_DM7 | AR37 | | DDR4_C1_D17 | AM25 | DDR4_C1_DM8 | AM28 | | DDR4_C1_D18 | AK22 | DDR4_C1_DM9 | AH30 | | DDR4_C1_D19 | AK23 | DDR4_C1_DQS_N0 | AV25 | | DDR4_C1_D20 | AH23 | DDR4_C1_DQS_N1 | AR27 | | DDR4_C1_D21 | AJ23 | DDR4_C1_DQS_P0 | AU25 | | DDR4_C1_D22 | AJ24 | DDR4_C1_DQS_P1 | AR26 | | DDR4_C1_D23 | AK24 | DDR4_C1_DQS2_N | AJ25 | | DDR4_C1_D24 | AJ28 | DDR4_C1_DQS2_P | AH25 | | DDR4_C1_D25 | AK28 | DDR4_C1_DQS3_N | AH27 | | DDR4_C1_D26 | AJ26 | DDR4_C1_DQS3_P | AH26 | | DDR4_C1_D27 | AK26 | DDR4_C1_DQS4_N | AW30 | | DDR4_C1_D28 | AN26 | DDR4_C1_DQS4_P | AV30 | | DDR4_C1_D29 | AN27 | DDR4_C1_DQS5_N | AV33 | | DDR4_C1_D30 | AK27 | DDR4_C1_DQS5_P | AV32 | | DDR4_C1_D31 | AL27 | DDR4_C1_DQS6_N | AP35 | | DDR4_C1_D32 | AT30 | DDR4_C1_DQS6_P | AP34 | | DDR4_C1_D33 | AU30 | DDR4_C1_DQS7_N | AV38 | | DDR4_C1_D34 | AW28 | DDR4_C1_DQS7_P | AU38 | | DDR4_C1_D35 | AW29 | DDR4_C1_DQS8_N | AN31 | | DDR4_C1_D36 | AT29 | DDR4_C1_DQS8_P | AN30 | | DDR4_C1_D37 | AU29 | DDR4_C1_DQS9_N | AL31 | | DDR4_C1_D38 | AV31 | DDR4_C1_DQS9_P | AK31 | | DDR4_C1_D39 | AW31 | DDR4_C1_ODT | AJ31 | | DDR4_C1_D40 | AW34 | DDR4_C1_PAR | AN28 | | DDR4_C1_D41 | AW35 | DDR4_C1_A16_NRAS | AL35 | | DDR4_C1_D42 | AT35 | DDR4_C1_NRST | AV28 | | DDR4_C1_D43 | AT36 | DDR4_C1_A14_NWE | AM35 | | DDR4_C1_D44 | AU32 | DDR4_C1_A0 | AK36 | | DDR4_C1_D45 | AU33 | DDR4_C1_A1 | AK39 | | DDR4_C1_D46 | AU34 | DDR4_C1_A2 | AJ39 | | DDR4_C1_D47 | AU35 | DDR4_C1_A3 | AL37 | | DDR4_C1_D48 | AR32 | DDR4_C1_A4 | AL36 | | DDR4_C1_D49 | AT32 | DDR4_C1_A5 | AK38 | | DDR4_C1_D50 | AR31 | DDR4_C1_A6 | AK37 | | DDR4_C1_D51 | AT31 | DDR4_C1_A7 | AN38 | | DDR4_C1_D52 | AP33 | DDR4_C1_A8 | AM38 | | DDR4_C1_D53 | AR33 | DDR4_C1_A9 | AM39 | | DDR4_C1_D54 | AP36 | DDR4_C1_A10 | AL39 | | DDR4_C1_D55 | AR36 | DDR4_C1_A11 | AN37 | | DDR4_C1_D56 | AU37 | DDR4_C1_A12 | AM37 | | DDR4_C1_D57 | AV37 | DDR4_C1_A13 | AH34 | | DDR4_C1_D58 | AR38 | DDR4_C1_NACT | AM34 | | DDR4_C1_D59 | AR39 | DDR4_C1_NALERT | AW24 | | DDR4_C1_D60 | AP38 | DDR4_C1_BA0 | AH33 | | DDR4_C1_D61 | AP39 | DDR4_C1_BA1 | AK35 | | DDR4_C1_D62 | AT39 | DDR4_C1_BG0 | AJ34 | | DDR4_C1_D63 | AU39 | DDR4_C1_A15_NCAS | AJ33 | | DDR4_C1_D64 | AL30 | DDR4_C1_CKE | AK29 | | DDR4_C1_D65 | AM30 | DDR4_C1_CKN | AN36 | | DDR4_C1_D66 | AP28 | DDR4_C1_CKP | AN35 | | DDR4_C1_D67 | AP29 | 200M_CLK1_N | AK34 | | DDR4_C1_D68 | AL29 | 200M_CLK1_P | AK33 | | DDR4_C1_D69 | AM29 | DDR4_C1_NCS | AL34 | | DDR4_C1_D70 | AN32 | | | ### ○JTAG XME0837 的 JTAG 信号链路连接到扩展连接器。 | 信号 | JM1 引脚号 | 说明 | | -------- | ---------- | ------------ | | FPGA_TCK | A4 | 输入（1.8V） | | FPGA_TDI | A3 | 输入（1.8V） | | FPGA_TDO | A2 | 输出（1.8V） | | FPGA_TMS | A1 | 输出（1.8V） | ### ○启动配置 XME0837启动模式为MASTER SPI。 XME0837的启动方式配置原理图如下图所示: ![image-20250318141619364](./XME0837-Reference_Manual.assets/image-20250318141619364.png) ### ○Quad-SPI 闪存 板载 2片128MB QSPI Flash用于存储初始 FPGA 配置和用户应用程序及数据。 ![image-20250318144300285](./XME0837-Reference_Manual.assets/image-20250318144300285.png) | 位置 | 型号 | 容量 | 厂商 | | ---- | --------------------- | ----- | ------- | | U2 | MT25QU01GBBB8E12-0SIT | 256MB | Winbond | | U3 | MT25QU01GBBB8E12-0SIT | 256MB | Winbond | QSPI与FPGA管脚连接分配表 | Signal Name | FPGA Pin | Pin Name | | ------------ | --------- | ------------------------------ | | QSPI_CLK | AD23 | CCLK_0 | | QSPI0_CS_B | AG22 | RDWR_FCS_B_0 | | QSPI0_DQ0 | AD25 | D00_MOSI_0 | | QSPI0_DQ1 | AD26 | D01_DIN_0 | | QSPI0_DQ2 | AE22 | D02_0 | | QSPI0_DQ3 | AE23 | D03_0 | | QSPI1_CS_B | AV11 | IO_L2N_T0L_N3_FWE_FCS2_B_65 | | QSPI1_DQ0 | AM12 | IO_L22P_T3U_N6_DBC_AD0P_D04_65 | | QSPI1_DQ1 | AN12 | IO_L22N_T3U_N7_DBC_AD0N_D05_65 | | QSPI1_DQ2 | AR13 | IO_L21P_T3L_N4_AD8P_D06_65 | | QSPI1_DQ3 | AR12 | IO_L21N_T3L_N5_AD8N_D07_65 | ### ○时钟 XME0837核心板分别提供了1路100MHz单端时钟和3路200MHz差分时钟。 XME0837核心板上提供了1路100MHz单端时钟，时钟的输入连接到芯片的BANK65的BANK65的AM14管脚上。 时钟输入分配如下表所示： | 信号名 | FPGA Pin Name | Pin Num | | ------ | ------------------------- | -------- | | EMCCLK | IO_L24P_T3U_N10_EMCCLK_65 | AM14 | XME0837核心板上提供了3路200MHz差分时钟，用于为FPGA逻辑以及DDR4控制器提供参考时钟。三路时钟分别连接在BANK65、68、71的全局时钟上。 200MHz时钟输入分配如下表所示： | 信号名 | FPGA Pin Num. | 描述 | | ----------- | ------------- | ------------ | | 200M_CLK0_P | AL15 | 差分信号正极 | | 200M_CLK0_N | AL14 | 差分信号负极 | | 200M_CLK1_P | AK33 | 差分信号正极 | | 200M_CLK1_N | AK34 | 差分信号负极 | | 200M_CLK2_P | F19 | 差分信号正极 | | 200M_CLK2_N | F18 | 差分信号负极 | ### ○电源 支持宽电源输入(5V~15V)，推荐设计使用电源输入+12V。 ### ○LED XME0837核心板上有两个LED灯。其中一个是电源指示灯，为红色。另一个为配置LED灯，为绿色。核心板上电时D1、D2会亮起，当板卡配置完成后D2会熄灭。 ### ○扩展端口 XME0837使用了四个高速连接器来引出FPGA的信号。 4 x ADF6-60-03.5-L-4-2-FR，168Pin，0.64mm间距 | 核心板连接器型号 | 底板连接器型号 | 厂商 | 合高 | | --------------------- | ----------------------- | ------ | ---- | | ADF6-60-03.5-L-4-2-FR | ADM6-60-01.5-L-4-2-A-FR | SAMTEC | 5mm | FPGA Bank，IO数量与B2B连接器的关系表 | FPGA Bank | B2B Connector | IO数量 | 电压 | 说明 | | ---------- | -------------- | ------ | ---- | ----------------------- | | Bank64 | JM1 | 48 | 可调 | 48个单端,可配成24对差分 | | Bank132 | JM1 | 18 | - | 1对CLK, 4对TX和RX | | Bank131 | JM1 | 18 | - | 1对CLK, 4对TX和RX | | Bank130 | JM1 | 18 | - | 1对CLK,4对TX和RX | | Bank129 | JM1 | 18 | - | 1对CLK,4对TX和RX | | Bank128 | JM1 | 18 | - | 1对CLK,4对TX和RX | | Bank127 | JM1 | 18 | - | 1对CLK,4对TX和RX | | Bank65 | JM2 | 36 | 1.8V | 36个单端,可配成18对差分 | | Bank231 | JM2 | 18 | - | 1对CLK,4对TX和RX | | Bank230 | JM2 | 18 | - | 1对CLK,4对TX和RX | | Bank229 | JM2 | 18 | - | 1对CLK,4对TX和RX | | Bank90 | JM3 | 24 | 可调 | 24个单端,可配成12对差分 | | Bank91 | JM3 | 24 | 可调 | 24个单端,可配成12对差分 | | Bank228 | JM3 | 18 | - | 1对CLK,4对TX和RX | | Bank227 | JM3 | 18 | - | 1对CLK,4对TX和RX | | Bank226 | JM3 | 18 | - | 1对CLK,4对TX和RX | | Bank225 | JM3 | 18 | - | 1对CLK,4对TX和RX | | Bank224 | JM3 | 18 | - | 1对CLK,4对TX和RX | | Bank69 | JM4 | 48 | 可调 | 48个单端,可配成24对差分 | | Bank70 | JM4 | 48 | 可调 | 48个单端,可配成24对差分 | | Bank71 | JM4 | 46 | 可调 | 46个单端,可配成23对差分 | | Bank93 | JM4 | 24 | 可调 | 24个单端,可配成12对差分 | | Bank94 | JM4 | 24 | 可调 | 24个单端,可配成12对差分 | 说明： 1. Bank64 IO电平取决于JM1 A50电压输入，输入范围1.0-1.8V 2. Bank65 IO, JTAG(JM1 A1-A4)电平为1.8V 3. Bank90、91 IO电平取决于JM3 A10电压输入，输入范围1.2-3.3V 4. Bank69电平取决于JM4 A10电压输入，输入范围1.0-1.8V 5. Bank70电平取决于JM4 A20电压输入，输入范围1.0-1.8V 6. Bank71电平取决于JM4 A40电压输入，输入范围1.0-1.8V 7. Bank93、94电平取决于JM4 A50电压输入，输入范围1.2-3.3V 8. XME0837的管脚详细定义请查看[《XME0837_Pinout Table》](https://swnatyr2ph.feishu.cn/file/ORW3brdGnoCayqxH9gkcLBa5nVh)文档 ## ●3. 相关文档 ### ○XME0837 - [XME0837_R10 Schematic](https://swnatyr2ph.feishu.cn/file/KUBzbjcALolD8yxVxLDcUybEnDc)(PDF) - [XME0837_R10 Dimensions](https://swnatyr2ph.feishu.cn/file/FlXtb1hhro0svixC6Zrcms0Enke)(PDF) - [XME0837_R10 Dimensions Source File](https://swnatyr2ph.feishu.cn/file/HzdCbBopromAKPxjqSrc8bB4ntd) (DXF)