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黑金AX7101开发板用户手册REV1.0
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更新于2023-05-21
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--黑金AX7101开发板用户手册REV1.0---fpga学习之用-----
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ARTIX-7 FPGA 开发平台
用户手册
AX7101
REV 1.0 版
芯驿电子科技(上海)有限公司
黑金动力社区
AX7101Datasheet
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Http://www.heijin.org
目录
一、 开发板简介 ............................................................................................................... 3
二、 FPGA 核心板 ............................................................................................................ 6
(一) 简介 ....................................................................................................... 6
(二) FPGA ..................................................................................................... 8
(三) 有源差分晶振 ....................................................................................... 9
(四) DDR3 ................................................................................................. 11
(五) QSPI Flash ........................................................................................ 15
(六) LED 灯 ................................................................................................ 17
(七) 复位按键 ............................................................................................ 18
(八) JTAG 接口 .......................................................................................... 19
(九) 电源接口 ............................................................................................ 20
(十) 扩展接口 ............................................................................................ 21
(十一) 电源 ................................................................................................... 28
(十二) 结构图 ............................................................................................... 31
三、 扩展板...................................................................................................................... 32
(一) 简介 .................................................................................................... 32
(二) 千兆以太网接口 ................................................................................ 33
(三) 光纤接口 ............................................................................................ 39
(四) VGA 接口 ........................................................................................... 42
(五) USB 转串口 ....................................................................................... 44
(六) 扩展口 ................................................................................................ 46
(七) JTAG 接口 .......................................................................................... 47
(八) 按键 .................................................................................................... 48
(九) LED 灯 ................................................................................................ 49
(十) 供电电源 ............................................................................................ 50
AX7101Datasheet
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黑金 ARTIX-7 系列的高端 FPGA 开发平台(型号:AX7101)正式发布了,为了让
您对此开发平台可以快速了解,我们编写了此用户手册。
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
次开发利用。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
用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
台。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
一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。
一、 开发板简介
在这里,对这款 AX7101 FPGA 开发平台进行简单的功能介绍。
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
AX7101Datasheet
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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:
VGA输出
LED*2
RTL8211E
以太网网
口
CP2102
USB UART
40针IO扩展口
RTL8211E
以太网网
口
RTL8211E
以太网网
口
RTL8211E
以太网网
口
SFP光模块
SFP光模块
SFP光模块
SFP光模块
按键*2
JTAG
XILINX
ARTIX-7
FPGA
200Mhz
148.5Mhz
DDR3 DDR3
QSPI
FLASH
核心板
通过这个示意图,我们可以看到,我们这个开发平台所能实现的功能。
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 148.5MHz,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
AX7101Datasheet
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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 Labs
CP2102GM 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);
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