基于 ZYNQ 的无线超声数据传输及显示系统的实现
1 评估板简介
信迈科技 XM-ZYNQ7045-EVM 是一款基Xilinx Zynq-7000 系列 XC7Z045/XC7Z100 高性能处理器设计的高端异构多核 SoC 评估板,处理器集成 PS 端双核 ARM Cortex-A9 + PL 端 Kintex-7 架构 28nm 可编程逻辑资源,评估板由核心板与评估底板组成。核心板经过专业的 PCB Layout 和高低温测试验证,稳定可靠,可满足各种工业应用环境。
评估板接口资源丰富,引出双路千兆网口、四路 SFP+光口、CameraLink、HDMI、F
MC HPC、GTX、PCIe、USB、Micro SD 等接口,方便用户快速进行产品方案评估与技术
预研。
图 1 Xilinx Zynq-7000 处理器功能框图
图2
图3
2 典型应用领域
- 软件无线电
- 雷达探测
- 光电探测
- 视频追踪
- 图像处理
- 水下探测
- 定位导航
- 深度学习
3 软硬件参数
3.1 硬件参数
表1
CPU |
CPU:Xilinx Zynq-7000 XC7Z045/XC7Z100-2FFG900I |
2x ARM Cortex-A9,主频 800MHz,2.5DMIPS/MHz Per Core |
|
1x Kintex-7 架构可编程逻辑资源 |
|
ROM |
PS 端:8GByte eMMC |
PS 端:128/256Mbit SPI NOR FLASH |
|
RAM |
PS:单通道 32bit DDR 总线,1GByte DDR3 |
PL:单通道 32bit DDR 总线,1/2GByte DDR3 |
|
Logic Cell |
XC7Z045:350K,XC7Z100:444K |
OSC |
PS 端:33.33MHz |
B2B Connector |
2x 140pin 公座高速 B2B 连接器,2x 140pin 母座高速 B2B 连接器,共 560pin, 间距 0.5mm,合高 7.0mm |
LED |
2x 电源指示灯(核心板 1 个,评估底板 1 个) |
1x PL 端 DONE 灯(核心板 1 个) |
|
3x PS 端用户可编程指示灯(核心板 2 个,评估底板 1 个) |
|
2x PL 端用户可编程指示灯(评估底板 2 个) |
|
KEY |
1x 电源复位按键 |
1x 系统复位按键 |
|
1x PS 端用户输入按键 |
|
1x PL 端用户输入按键 |
|
SD |
1x Micro SD 接口(PS 端) |
XADC |
1x 排针接口,2x 2pin 规格,2.54mm 间距,单通道专用差分输入,1MSPS |
Ethernet |
1x PS RGMII,RJ45 接口,10/100/1000M 自适应(PHY 位于核心板上) |
1x PL RGMII,RJ45 接口,10/100/1000M 自适应 |
|
Watchdog |
1x Watchdog,3pin 排针方式,2.54mm 间距,通过跳线帽配置 |
UART |
1x Debug UART,Micro USB 接口(PS 端) |
1x RS232 UART,DB9 接口(PL 端) |
|
1x RS485 UART,3pin 3.81mm 绿色端子方式(PL 端) |
|
CAN |
2x CAN,3pin 3.81mm 绿色端子方式(PL 端) |
USB |
4x USB 2.0 HOST 接口,使用 HUB 扩展(PHY 位于核心板上) |
PCIe |
1x PCIe,由两组 GTX 引出,共两通道,x4 金手指连接方式(PL 端) |
IO |
1x 400pin FMC 连接器,1.27mm 间距,HPC 标准 |
SATA |
1x 7pin SATA 接口,150MHz LVDS 差分时钟(PL 端) |
HDMI |
1x HDMI OUT(PL 端) |
1x HDMI IN(PL 端) |
|
DISPLAY |
1x LCD RES 电阻触摸屏,40pin FFC 连接器,间距 0.5mm(PL 端) |
CAMERA |
2x CAMERA,2x 10pin 排母方式,间距 2.54mm(PL 端) |
CameraLink |
2x CameraLink Base 接口,支持 Full 模式(PL 端) |
SFP+ |
4x SFP+光口,支持万兆光模块,由高速串行收发器(GTX)引出 |
LVDS |
1x 排针接口,2x 15pin 规格,可接通用 LVDS 显示屏,间距 2.00mm(PL 端) |
SMA |
1x GTX CLK |
1x GTX RX |
|
1x GTX TX |
|
RTC |
1x RTC 座,适配纽扣电池 ML2032(3V 可充)、CR2032(3V 不可充) |
FAN |
1x FAN,3pin 排针端子,12V 供电,间距 2.54mm |
JTAG |
1x 14pin JTAG 接口,间距 2.0mm |
BOOT SET |
1x 6bit 启动方式选择拨码开关 |
SWITCH |
1x 电源摆动开关 |
POWER |
1x 12V6A 直流输入 DC-005 电源接口,可接外径 5.5mm、内径 2.1mm 电源插头 |
3.2 软件参数
表 2
ARM 端软件支持 |
裸机,FreeRTOS,Linux-4.9.0 |
|
Vivado 版本号 |
2017.4 |
|
软件开发套件提供 |
PetaLinux-2017.4,Xilinx SDK 2017.4,Xilinx HLS 2017.4 |
|
驱动支持 |
SPI NOR FLASH |
DDR3 |
USB 2.0 |
eMMC |
|
LED |
KEY |
|
RS485 |
MMC/SD |
|
Ethernet |
CAN |
|
7in Touch Screen LCD(Res) |
XADC |
|
I2C |
USB 4G |
|
USB WIFI |
RS232 |
4 开发资料
(1)提供核心板引脚定义、可编辑底板原理图、可编辑底板 PCB、芯片 Datasheet,缩短
硬件设计周期;
(2)提供系统固化镜像、内核驱动源码、文件系统源码,以及丰富的 Demo 程序;
(3)提供完整的平台开发包、入门教程,节省软件整理时间,让应用开发更简单;
(4)提供详细的 PS + PL SoC 架构通信教程,完美解决异构多核开发瓶颈。
开发案例主要包括: Ø
- 基于 Linux 的开发例程
- 基于裸机的开发案例
- 基于 FreeRTOS 的开发案例
- 基于 PS + PL 的异构多核开发案例
- 基于 OpenAMP 的 Linux + 裸机/FreeRTOS 双核 ARM 通信开发案例
- 基于 PL 端的 HDL、HLS 开发案例
- Qt 开发案例
- CameraLink、SDI、HDMI、PAL 视频输入/输出案例
- 高速 AD(AD9613)采集 + 高速 DA(AD9706)输出案例
- AD9361 软件无线电案例
- UDP(10G)光口通信案例
- Aurora 光口通信案例
- PCIe 通信案例
5 电气特性
工作环境
环境参数 |
最小值 |
典型值 |
最大值 |
核心板工作温度 |
-40°C |
/ |
85°C |
核心板工作电压 |
/ |
5.0V |
/ |
评估板工作电压 |
/ |
12.0V |
/ |
功耗测试
类别 |
工作状态 |
电压典型值 |
电流典型值 |
功耗典型值 |
核心板 |
状态 1 |
5.0v |
0.40A |
2.00W |
状态 2 |
5.0v |
1.85A |
9.25W |
|
评估板 |
状态 1 |
12.0v |
0.43A |
5.16W |
状态 2 |
12.0v |
1.19A |
14.28W |
备注:功耗基于 CPU 为 XC7Z045 的核心板测得。功耗测试数据与具体应用场景有关,测试数据仅供参考。
状态 1:评估板不接入外接模块,PS 端启动系统,不执行额外应用程序;PL 端运行 LED 测试程序。
状态 2:评估板不接入外接模块,PS 端启动系统,运行 DDR 压力读写测试程序,2 个 ARM Cortex-A9核心的资源使用率约为 100%;PL 端运行 IFD 综合测试程序。
图 11 状态 2 资源使用率
6机械尺寸
表 4
核心板 |
评估底板 |
|
PCB 尺寸 |
62mm*100mm |
142.75mm*260mm |
PCB 层数 |
14 层 |
8 层 |
PCB 板厚 |
1.6mm |
1.6mm |
安装孔数量 |
4 |
4 |
图 12 核心板机械尺寸图
图 13 评估底板机械尺寸图
7技术服务
- 协助底板设计和测试,减少硬件设计失误;
- 协助解决按照用户手册操作出现的异常问题;
- 协助产品故障判定;
- 协助正确编译与运行所提供的源代码;
- 协助进行产品二次开发;
- 提供长期的售后服务。
8增值服务
- 主板定制设计
- 核心板定制设计
- 嵌入式软件开发
- 项目合作开发
- 技术培训
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