Xilinx

开发板

FMC

接口

-Samtec

连接器

LPC HPC

一、

FMC

标准

FMC

标准描述了一个通用的模块，它是以一定范围的应用，环境和市场为目标的。

该

标准由包括

FPGA

厂商和最终用户在内的公司联盟开发，

旨在为基础板

(

载卡

)

上的

FPGA

提

供标准的夹层板(子卡)尺寸、连接器和模块接口。通过这种方式将

I/O

接口与

FPGA

分

离，不仅简化了

I/O

接口模块设计，同时还最大化了载卡的重复利用率。

二、

FMC

标准的优点

FMC

标准与使用

PCI

、

PCI-X

、

PCI-E

或

Serial RapidIO

等复杂接口连接到载卡的

PMC

和

XMC

标准不同，

FMC

标准只要求核心

I/O

收发器电路直接连接至载卡上的

FPGA

即可。

在

FMC

子模块的设计中，通过固定电信号位置，使用最小的系统支持和灵活的引脚分配，能

最大限度地减少设计的精力和资源，

不仅提高了效率，

而且也带来了诸多显著优势，

主要有

以下几方面：

(

1

)设计重复利用性：不管是采用定制的内部板设计还是商用成品

(COTS)

子卡或载

卡，

FMC

标准有助于将现有的

FPGA /

载卡设计重新用到新的

I/O

上，

而这只需更换

FMC

模块并对

FPGA

设计略作调整即可。

(

2

)数据吞吐量：支持高达

10 Gb/s

的信号传输速率，子卡和载卡之间潜在总带宽达

40 Gb/s

。

(

3

)多

I/O

：提供充足

I/O

数量，紧密排列，空间占用少。

(

4

)兼容性：标准化的电源，规范的信号定义，增加彼此的兼容性。

(

5

)稳定性：宽面积接触，采用

BGA

封装，增加抗震性能。

三、

FMC

标准的尺寸及其对应使用的连接器

(

1

)

FMC

标准定义了单宽度

(69

毫米

x

76.5

毫米

)

和双宽度

(139

毫米

x

76.5

毫米

)

两种尺寸。

单宽度模块支持到载卡的单个连接器。

双宽度模块主要面向需要更高带宽、

更大

前面板空间或较大

PCB

面积的应用，支持多达两个连接器。

FMC

标准提供两种尺寸，能够

更加灵活地根据空间、

I/O

要求或者这两者的要求对板进行精心优化。

(

2

)

FMC

连接器是美国

Samtec

公司设计的高密度高速连接器，以用作标准到载卡上

的

FPGA

的接口：一种是具有

160

个引脚的低引脚数

(LPC)

连接器，另一种则是具有

400

个引脚的高引脚数

(HPC)

连接器。

这两种连接器均支持高达

2Gb/s

的单端和差分信号传输

速率，且到

FPGA

串行连接器的信号传输速率高达

10Gb/s

。

(

3

)

HPC

和

LPC

连接器都使用相同的机械式连接器，唯一的差别在于实际上移植哪

些信号，因此采用

LPC

连接器的卡也能插入

HPC

处，而且只要适当设计，

HPC

卡在插入

LPC

处时还能提供诸多派生功能。此外，除了

68

个用户定义的单端信号或者

34

个用户定

义的差分对外，

LPC

连接器还提供了

1

个串行收发器、

时钟、

JTAG

接口和

1

个作为基础智

能平台管理接口

(IPMI)

命令可选支持的

I2C

接口。

而

HPC

连接器则提供了

160

个用户定

义的单端信号

(

或者

80

个用户定义的差分对

)

、

10

个串行收发器对以及更多时钟。

目前，在美国

Xilinx

公司的

FPGA

开发板上设计了

FMC

连接器接口，并且

Xilinx

公司和

第三方公司联合提出

ANSI/VITA 57.1-2008 FMC

连接标准，使得第三方板卡能完全兼容

Xilinx

公司开发板，从而可以实现互联互通的配套使用。