ARTIX-7 FPGA 开发平台 黑金AX7101

这款 ARTIX-7 FPGA 开发平台采用核心板加扩展板的模式，方便用户对核心板的二开发利用。在底板设计上我们采用了 4 路千兆以太网接口和 4 路光纤模块接口，满足户的高速数据传输和交换的要求，是一款数据通信的“专业级”和"全能级“开发平为多路视频传输，多路网络和光纤通信及数据处理等应用提供了可能。相信这样的款产品非常适合从事数据通信和视频图像处理的学生、工程师等群体。

开发板的整个结构，继承了我们一贯的核心板+扩展板的模式来设计的。核心板和扩展板之间使用高速板间连接器连接。

核心板主要由 FPGA + 2 个 DDR3 + QSPI FLASH 构成，承担 FPGA 高速数据处理和存储的功能，加上 FPGA 和两片 DDR3 之间的高速数据读写， 数据位宽为 32 位，整个系统的带宽高达 25Gb/s（ 800M*32bit)；另外两片 DDR3 容量高达 8Gbit，满足数据处理过程中对高缓冲区的需求。我们选用的 FPGA 为 XILINX 公司 ARTIX-7 系列的XC7A100T 芯片。我们选用的 FPGA 是 BGA 484 封装。XC7A100T 和 DDR3 之间通信的时钟频率达到 400Mhz， 数据速率为 800Mhz，充分满足了高速多路数据处理的需 求。另外 XC7A100T 带有 4 路 GTP 高速收发器，每路速度高达 6.6Gb/s，非常适合用于光纤通信和 PCIe 数据通信。

下图为整个开发系统的结构示意图：

 Artix-7 FPGA 核心板

由 XC7A100T+8Gb DDR3+128Mb QSPI FLASH 组成，另外有两个高精度 Sitime公司的 LVDS 差分晶振，一个是 200MHz，另一个是 48.5MHz，为 FPGA 系统和 GTP模块提供稳定的时钟输入。

四路 10/100M/1000M 以太网 RJ-45 接口

千兆以太网接口芯片采用 Realtek 公司的 RTL8211EG 以太网 PHY 芯片为用户提供网络通信服务。RTL8211EG 芯片支持 10/100/1000 Mbps 网络传输速率; 全双工和自适应。

四路 SFP 高速光纤接口

ARTIX-7 FPGA 的 GTP 收发器的 4 路高速收发器连接到 4 个光模块的发送和接收，实现 4 路高速的光纤通信接口。每路的光纤数据通信接收和发送的速度高达 6.6Gb/s。

一路 VGA 输出

16 位色的 VGA 模拟输出， RGB565 格式， 可以产生 32 个梯度等级的红色和蓝色信号和 64 个梯度等级的绿色信号；

一路 USB Uart 调试接口

一路Uart转USB接口，用于和电脑通信，方便用户调试。串口芯片采用Silicon LabsCP2102GM 的 USB-UAR 芯片, USB 接口采用 MINI USB 接口。

40 针扩展口

预留 1 个 40 针 2.54mm 间距的扩展口，可以外接黑金的各种模块（双目摄像头，TFT LCD 屏，高速 AD 模块等等）。扩展口包含 5V 电源 1 路， 3.3V 电源 2 路，地 3 路，IO 口 34 路。

JTAG 口

10 针 2.54mm 标准的 JTAG 口，用于 FPGA 程序的下载和调试;

按键

2 按键， 1 个复位按键(在核心板）；

LED 灯

3 个用户发光二级管 LED（ 1 个在核心板， 2 个在扩展板）；

前面已经介绍过了，我们所使用的 FPGA 型号为 XC7A100T-2FGG484I，属于Xilinx 公司 Artix-7 系列的产品，速度等级为 2，温度等级为工业级。此型号为 FGG484封装， 484 个引脚。Xilinx ARTIX-7 FPGA 的芯片命名规则如下：

下图为开发板所用的 FPGA 芯片实物图。

其中 FPGA 芯片 XC7A100T 的主要参数如下所示：

Artix-7 FPGA 电源有 VCCINT, VCCBRAM, VCCAUX, VCCO, VMGTAVCC和 VMGTAVTT。VCCINT为FPGA 内核供电引脚，需接 1.0V；VCCBRAM,为 FPGA Block RAM 的供电引脚；接 1.0V；

VCCAUX为 FPGA 辅助供电引脚, 接 1.8V；VCCO 为 FPGA 的各个 BANK 的电压，包含BANK0,BANK13~16, BANK34~35，在 AC7100 核心板上， BANK34， BANK35 因为需要连接 DDR3， BANK 的电压连接的是 1.5V，其它 BANK 的电压都是 3.3V，其中BANK15 和 BANK16 的 VCCO是由 LDO 供电，可以通过更换 LDO 芯片更改 BANK 的电平。VMGTAVCC为 FPGA 内部 GTP 收发器的供电电压，接 1.0V， VMGTAVTT为 GTP 收发器的端接电压，接 1.2V。

Artix-7 FPGA 系统要求上电顺序分别为先 VCCINT供电，再是 VCCBRAM, 然后是VCCAUX，最后为 VCCO。如果 VCCINT 和 VCCBRAM 的电压一样，可以同时上电。断电的顺序则相反。GTP 收发器的上电顺序为 VCCINT, 再是 VMGTAVCC, 然后是 VMGTAVTT。如果VCCINT 和 VMGTAVCC的电压一样，可以同时上电。断电顺序刚好和上电顺序相反。

链接: https://pan.baidu.com/s/1wY6CSy9pEuxCJURk8LKXFA

提取码: shiy