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Zybo开发板的硬件简析

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    [LV.1]初来乍到

    发表于 2014-10-23 00:29:17 |显示全部楼层
    网上搜了一下Zybo开发板,资料不多,而且大部分是英文资料,没办法感觉用的人还不是很多。最有用的还是官网的手册,
    ZYBO Zynq-7000开发板
    参考手册可以说是唯一准确的资料了,只有好好研读一下,这里简单翻译记录一下方便翻阅。

    1         电源开关15          处理器复位按键
    2  电源选择开关16FPGA逻辑资源复位按键
    3  UART/JTAG USB口17音频接口
    4  MIO LED18逻辑资源配置LED
    5  MIO 按键19电源LED
    6  MIO Pmod20预留JTAG
    7  USB OTG A型21编程模式跳线
    8  用户LED 4个22预留JTAG口跳线
    9拨码开关 4个23PLL 跳线
    10USB OTG/主机/设备 选择跳线24VGA连接器
    11普通Pmod25microSD插槽
    12高速Pmod 3个26HDMI两用接口
    13用户按键 4个27RJ45
    14Pmod XADC28标准电源插孔
    1. 电源
    zybo开发板的电源可以通过3种方法输入:USB口、电源插孔、锂电池。

    3种输入通过跳线来选择,所有电源通过开关SW4控制,LD11是电源指示LED。从上面可以看到主要的电源芯片是ADI 的ADP5052,这是一颗5通道电源芯片,包括4路降压DC-DC以及一路LDO。ADP5052特别适合FPGA或者处理器的电源方案。
    zybo开发板上电后空闲状态时大概消耗200mA电流,因此简单的应用可以直接通过USB供电,不过如果驱动多个外设需要外接5V直流。直流供电范围4.5V-5.5V。zybo开发板上的电压包括下表所列

    2.Zync XC7Z010
    Zybo开发板上的核心器件是Zync XC7Z010-CLG400,大小17mm X 17mm。
    XC7Z010结构比较复杂,简单来说有点像可编程SoC系统,内部可分为两部分PL(可编程逻辑资源)和PS(系统处理部分)。
    PL部分和7系列 Artix FPGA逻辑资源相同,大概有28K逻辑单元(相当于430K逻辑门)。唯一不同的是PL部分配置需要通过处理器或者JTAG口编程,不能直接通过Flash ROM配置。
    PS部分包括很多部分,两个Cortex-A9硬核、控制器内部总线、DDR3控制器、以及一些外设资源接口。PL和PS内部互联。
    3.DDR3 SDRAM
    Zybo开发板上包括两颗Micro MT41J128M16JT-125的内存芯片,总容量512MB DDR3 SDRAM。
    DDR3是与Zynq芯片的PS部分相连。供电电压是1.5V。
    4.SPI FLASH
    板上有一颗Spansion S25FL128S flash芯片,容量为128Mb,支持x1,x2,x4SPI模式。
    Flash中内容可以用来初始化PS部分和PL部分(必须先初始化PS),最高速度达到400Mbps(x4),供电电压3.3V。Flash也是连接到FPGA的PS部分。
    5.USB-UART串口
    Zybo开发板上有一颗FTDI FT2232HQ USB桥接芯片。FT2232HQ是一颗单USB转两路UART/FIFO的桥接芯片,因此Zybo可以同时支持USB-UART和USB-JTAG。FT2232HQ是同Zynq芯片的PS部分相连。

    6.USB OTG

    PS部分包括2个USB OTG接口,板上采用了一颗Microchip USB3320 USB2.0收发器作为PHY。
    7.Ethernet PHY
    开发板上的10/100/1000以太网PHY采用了Realtek RTL8211E-VL。当PHY上电后会自动连接,即使FPGA没有配置,只要网线连接上,芯片会自动建立连接。

    8.HDMI
    Zybo开发板的HDMI接口完全由IP实现,连接到FPGA的PL部分,信号采用TMDS IO标准。
    9.VGA
    Zybo开发板配置了16位的VGA接口,包括了16根信号线(5红、6绿、5蓝)以及行同步和场同步一共18路IO。

    VGA视频产生通过FPGA的PL部分,能产生65536彩色。
    10.时钟
    开发板上的晶振为50MHz,提供给PS部分,能够产生处理器最高650MHz时钟以及DDR3的525MHz时钟。
    PL部分的始终由PS的PLL输入,而且可以外接125MHz独立信号,无需依靠PS。

    11.音频
    音频解码的芯片采用了ADI 的SSM2603,是一款低功耗立体声音频编解码器,配有一组立体声可编程增益放大器(PGA)线路输入和一个单声道麦克风输入,具有两个24位模数转换器(ADC)通道和两个24位数模转换器(DAC)通道。
    SSM2603可以作为主设备或从设备工作,音频接口包括一条立体声输入、麦克风输入以及一条立体声输出、耳机插孔。
    SSM2603数字接口部分连接到FPGA的PL部分,所有信号为3.3V电压水平。
    12.Pmods
    Pmod插座是2x6,间距2.54mm。

    Zybo开发板上有6个Pmod接口:

    • 一路标准Pmod:连接到PL部分,用于低速信号
    • 一路MIO Pmod:连接到PS部分MIO,用于低速信号
    • 一路XADC Pmod:连接到PL部分,用于差分模拟信号输入
    • 三路高速Pmod:连接PL部分,用于高速差分信号
    13.FPGA配置
    Zynq芯片的配置和一般FPGA芯片不同,它是围绕处理器硬核设置,处理器硬核来配置PL部分以及其他外设资源。Zynq的启动包括3个阶段:

    • 上电后,其中一个处理器内核CPU0会开始执行内部的BootROM。BootROM首先判断mode引脚启动模式,之后拷贝FSBL启动代码到RAM
    • FSBL启动代码首先配置PS部分,然后读取Boot image配置PL部分,拷贝用户程序到RAM
    • 执行用户程序,可以是简单的“hello world”,也可以是Linux系统Boot程序

    Zynq启动模式可以有3个来源:

    • JTAG
    • Flash
    • Micro SD
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