概要
通用型数据采集处理平台QT7023板卡采用FPGA+ZYNQ架构实现。FPGA选用Xilinx Kintex UltraScale XCKU060-2FFVA1517I芯片。ZYNQ选用 Xilinx UltraScale+ MPSoC XCZU15EG-2FFVB1156I芯片。
为了实现和外部设备的数据交互,QT7023板卡平台充分扩展了FPGA和ZYNQ上的IO,具体包括:2个FMC接口(LPC和HPC)、2个SFP+光口、1个J30J-15(支持232/485和CAN总线)、1个J30J-25(支持JTAG、IIC和SPI)、3个千兆以太网、1个SD卡、1个DP接口和1个PCIE X8 Expansion Connector。
对内,为了实现板内的数据缓存,FPGA扩展了2组DDR4 SODIMM,可对数据进行PINGPONG缓存。ZYNQ的PS端和PL分别扩展了一组DDR4 Component。为了实现板内PFGA和ZYNQ之间的大量数据交互,这两个芯片之间通过24个LVDS差分对和1组x8的GTH进行互联。与此同时,板内支持温度和功耗检测,并通过LED对外指示板卡的工作状态。
综上所述,通用型数据采集和计算平台板卡既可以作为一个独立设备配合其它设备完成系统工作,也可以独立作为一个系统,利用FPGA和ZYNQ灵活的可编程特性完成各种算法以及复杂的工作,适应于多种应用场景。
原理框图
技术指标
主控芯片:XCKU060-2FFVA1517I 和XCZU15EG-2FFVB1156I;
存储器:
- PS 默认搭配4 片16bit -2400 的DDR4 SDRAM(单片1GB),
最大可支持4GB; - PL 默认搭配12 片16bit -2400 的DDR4 SDRAM(单片1GB),
最大可支持12GB; - 支持1 颗1Gb 的SPI Flash 加载程序;
- 支持3 颗1Gb 的SPI Flash 存储信息;
- 支持1 个2Kb 的EEPROM 存储信息;
- 板载一个M.2 存储接口,;
- 板载一个Micro SD 卡接口;
通信和网络: - 支持Mini USB 转UART 串口通信;
- 支持标准14pin 排针JTAG 调试;
- 支持SPI 和IIC;
- 支持从SD 卡或者EMMC 加载系统;
- 一个标准RJ45 千兆网口;
- 两个8pin 的CAN BUS 接口;
外设接口:
- 2 个USB3.0(兼容USB2.0)接口;
- 2 个DP 接口;
- 1 个QSFP+光纤接口;
- 1 个SFP+光纤接口;
- 4 个SSMC 形式的DIO 控制接口;
I/O 扩展:
1)2 个FMC 扩展连接器;
2)2 个J30J 形式的GPIO 扩展连接器,扩展CAN、RS422、RS485、IIC、SPI 和
JTAG 总线;
3)4 个SSMC 的DIO 控制接口,也可作为RF 信号输入;
4)1 个iPass 高速扩展口,可支持x8 的PCIe3.0 协议
控制&监控: - 多个LED 指示灯;
- 温度和功耗监控;
供电: - 外接12V 电源适配器接口;
温度范围: - 工作温度:商业级0 ~ +55℃;工业级-20℃ ~ +65℃。
- 存储温度:-40℃ ~ +85℃。
应用
软件无线电、FPGA 信号处理、雷达图像处理、卫星通信系统、图象与视频处理、基带
通信接收、多通道数字接收以及其他相关领域。
其他支持
支持DDR4 接口IP 的例程
支持Windows/Linux 驱动
FMC 支持高速ADC、DAC 和光纤等子卡,并提供相应软件代码;