这款核心板的4个板对板连接器扩展出了244个IO,其中BANK2A、BANK2K、BANK2J、BANK3D的全部IO的电平可以通过更换核心板上的磁珠来修改,满足用户对+1.8V、+1.2V电平接口的需求,默认+1.8V;BANK2J的全部IO的电平也可以通过更换核心板上的磁珠来修改,满足用户对+3.0V、+2.5V、+1.8、+1.2V电平接口的需求,默认+3.0V;另外核心板也扩展出了16对高速收发器17.4 Gbps Transceiver接口。对于需要大量IO的用户,此核心板将是不错的选择。而且IO连接部分,同一个BANK管脚到连接器接口之间走线做了等长和差分处理,对于二次开发来说,非常适合。
MP5652开发板上配有四片Micron Technology 的4 Gb的DDR4芯片,型号为EDY4016AABG-DR-F-D。每片DDR4 SDRAM数据位宽为16 bit,共组成64 bit的数据总线宽度。因为4片DDR4芯片连接到FPGA的BANK3B、BANK3C、BANK3D的接口上,DDR43 SDRAM的最高运行速度可达1200 MHz(数据速率2400 Mbps)。DDR4的具体配置如下表2-2-1所示。
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| IO_3B_43_AD4/LVDS3B_3N/DQ48 | |
| IO_3B_12_AH3/LVDS3B_18P/DQ53 | |
| IO_3B_39_AB5/LVDS3B_5N/DQ49 | |
| IO_3B_37_AC5/LVDS3B_6N/DQ49 | |
| IO_3B_19_AF3/PLL_3B_CLKOUT0N/LVDS3B_15N/DQ52 | |
| IO_3B_27_AE7/LVDS3B_11N/DQ51 | |
| IO_3B_47_AB11/LVDS3B_1N/DQ48 | |
| IO_3B_28_AC8/PLL_3B_CLKOUT1P,PLL_3B_CLKOUT1,PLL_3B_FB1/LVDS3B_10P/DQS51 | |
| IO_3B_38_AB6/LVDS3B_5P/DQ49 | |
| IO_3B_41_AB7/LVDS3B_4N/DQSN49 | |
| IO_3B_20_AG5/LVDS3B_14P/DQS52 | |
| IO_3B_17_AE1/LVDS3B_16N/DQSN53 | |
| IO_3B_7_AH4/LVDS3B_21N/DQ54 | |
| IO_3B_9_AH2/LVDS3B_20N/DQSN54 | |
| IO_3B_18_AF4/PLL_3B_CLKOUT0P,PLL_3B_CLKOUT0,PLL_3B_FB0/LVDS3B_15P/DQ52 | |
| IO_3B_40_AB8/LVDS3B_4P/DQS49 | |
| IO_3B_21_AF5/LVDS3B_14N/DQSN52 | |
| IO_3B_14_AG6/LVDS3B_17P/DQ53 | |
| IO_3B_15_AF6/LVDS3B_17N/DQ53 | |
| IO_3B_42_AE4/LVDS3B_3P/DQ48 | |
| IO_3B_5_AK3/LVDS3B_22N/DQSN55 | |
| IO_3B_29_AD9/PLL_3B_CLKOUT1N/LVDS3B_10N/DQSN51 | |
| IO_3B_33_AD6/LVDS3B_8N/DQSN50 | |
| IO_3B_32_AD5/LVDS3B_8P/DQS50 | |
| IO_3B_46_AB10/LVDS3B_1P/DQ48 | |
| IO_3B_4_AK4/LVDS3B_22P/DQS55 | |
| IO_3A_24_AJ9/CLK_3A_1P/LVDS3A_12P/DQ59 | |
| IO_3A_10_AP5/LVDS3A_19P/DQ62 | |
| IO_3A_21_AK6/LVDS3A_14N/DQSN60 | |
| IO_3A_37_AE11/LVDS3A_6N/DQ57 | |
| IO_3C_24_W1/CLK_3C_1P/LVDS3C_12P/DQ43 | |
| IO_3C_12_AA5/LVDS3C_18P/DQ45 | |
| IO_3C_21_Y9/LVDS3C_14N/DQSN44 | |
| IO_3C_37_V4/LVDS3C_6N/DQ41 | |
| IO_3A_2_AL9/LVDS3A_23P/DQ63 | |
| IO_3A_8_AP7/LVDS3A_20P/DQS62 | |
| IO_3A_14_AM6/LVDS3A_17P/DQ61 | |
| IO_3A_20_AL6/LVDS3A_14P/DQS60 | |
| IO_3A_12_AP4/LVDS3A_18P/DQ61 | |
| IO_3A_15_AM5/LVDS3A_17N/DQ61 | |
| IO_3A_13_AN4/LVDS3A_18N/DQ61 | |
| IO_3A_19_AL3/PLL_3A_CLKOUT0N/LVDS3A_15N/DQ60 | |
| IO_3A_27_AJ6/LVDS3A_11N/DQ59 | |
| IO_3A_30_AK7/LVDS3A_9P/DQ58 | |
| IO_3A_29_AH5/PLL_3A_CLKOUT1N/LVDS3A_10N/DQSN59 | |
| IO_3A_34_AH8/LVDS3A_7P/DQ58 | |
| IO_3A_0_AN7/LVDS3A_24P/DQ63 | |
| IO_3A_28_AJ5/PLL_3A_CLKOUT1P,PLL_3A_CLKOUT1,PLL_3A_FB1/LVDS3A_10P/DQS59 | |
| IO_3A_31_AK8/LVDS3A_9N/DQ58 | |
| IO_3A_35_AG8/LVDS3A_7N/DQ58 | |
| IO_3A_36_AE12/LVDS3A_6P/DQ57 | |
| IO_3A_38_AF11/LVDS3A_5P/DQ57 | |
| IO_3A_45_AE8/LVDS3A_2N/DQSN56 | |
| IO_3A_47_AE9/LVDS3A_1N/DQ56 | |
| IO_3A_43_AH9/LVDS3A_3N/DQ56 | |
| IO_3A_39_AG11/LVDS3A_5N/DQ57 | |
| IO_3A_44_AF8/LVDS3A_2P/DQS56 | |
| IO_3A_9_AP6/LVDS3A_20N/DQSN62 | |
| IO_3A_46_AF9/LVDS3A_1P/DQ56 | |
| IO_3A_42_AH10/LVDS3A_3P/DQ56 | |
| IO_3C_2_Y1/LVDS3C_23P/DQ47 | |
| IO_3C_11_Y4/LVDS3C_19N/DQ46 | |
| IO_3C_0_AB1/LVDS3C_24P/DQ47 | |
| IO_3C_6_AB2/LVDS3C_21P/DQ46 | |
| IO_3C_3_Y2/LVDS3C_23N/DQ47 | |
| IO_3C_7_AB3/LVDS3C_21N/DQ46 | |
| IO_3C_1_AA1/LVDS3C_24N/DQ47 | |
| IO_3C_10_Y3/LVDS3C_19P/DQ46 | |
| IO_3A_3_AL8/LVDS3A_23N/DQ63 | |
| IO_3C_15_AA9/LVDS3C_17N/DQ45 | |
| IO_3C_18_W4/PLL_3C_CLKOUT0P,PLL_3C_CLKOUT0,PLL_3C_FB0/LVDS3C_15P/DQ44 | |
| IO_3C_14_AA8/LVDS3C_17P/DQ45 | |
| IO_3C_17_W7/LVDS3C_16N/DQSN45 | |
| IO_3C_16_W6/LVDS3C_16P/DQS45 | |
| IO_3C_19_W5/PLL_3C_CLKOUT0N/LVDS3C_15N/DQ44 | |
| IO_3C_13_AA6/LVDS3C_18N/DQ45 | |
| IO_3C_20_Y8/LVDS3C_14P/DQS44 | |
| IO_3C_30_U3/LVDS3C_9P/DQ42 | |
| IO_3C_33_P1/LVDS3C_8N/DQSN42 | |
| IO_3A_7_AM8/LVDS3A_21N/DQ62 | |
| IO_3C_27_U2/LVDS3C_11N/DQ43 | |
| IO_3C_35_R2/LVDS3C_7N/DQ42 | |
| IO_3C_32_R1/LVDS3C_8P/DQS42 | |
| IO_3C_34_P2/LVDS3C_7P/DQ42 | |
| IO_3C_31_V3/LVDS3C_9N/DQ42 | |
| IO_3C_36_V5/LVDS3C_6P/DQ41 | |
| IO_3C_44_P4/LVDS3C_2P/DQS40 | |
| IO_3C_39_U5/LVDS3C_5N/DQ41 | |
| IO_3C_45_P5/LVDS3C_2N/DQSN40 | |
| IO_3C_38_U6/LVDS3C_5P/DQ41 | |
| IO_3A_1_AM7/LVDS3A_24N/DQ63 | |
| IO_3C_43_R3/LVDS3C_3N/DQ40 | |
| IO_3C_47_R4/LVDS3C_1N/DQ40 | |
| IO_3C_42_T3/LVDS3C_3P/DQ40 | |
| IO_3C_46_T4/LVDS3C_1P/DQ40 | |
| IO_3A_6_AN8/LVDS3A_21P/DQ62 | |
| IO_3A_11_AN5/LVDS3A_19N/DQ62 | |
| IO_3A_18_AM3/PLL_3A_CLKOUT0P,PLL_3A_CLKOUT0,PLL_3A_FB0/LVDS3A_15P/DQ60 | |
| IO_3A_5_AN9/LVDS3A_22N/DQSN63 | |
| IO_3A_4_AP9/LVDS3A_22P/DQS63 | |
| IO_3A_17_AM2/LVDS3A_16N/DQSN61 | |
| IO_3A_16_AM1/LVDS3A_16P/DQS61 | |
| IO_3A_33_AG7/LVDS3A_8N/DQSN58 | |
| IO_3A_32_AH7/LVDS3A_8P/DQS58 | |
| IO_3A_41_AF10/LVDS3A_4N/DQSN57 | |
| IO_3A_40_AG10/LVDS3A_4P/DQS57 | |
| IO_3C_5_AC2/LVDS3C_22N/DQSN47 | |
| IO_3C_4_AC3/LVDS3C_22P/DQS47 | |
| IO_3C_9_AA4/LVDS3C_20N/DQSN46 | |
| IO_3C_8_AA3/LVDS3C_20P/DQS46 | |
| IO_3C_29_T1/PLL_3C_CLKOUT1N/LVDS3C_10N/DQSN43 | |
| IO_3C_28_U1/PLL_3C_CLKOUT1P,PLL_3C_CLKOUT1,PLL_3C_FB1/LVDS3C_10P/DQS43 | |
| IO_3C_41_T6/LVDS3C_4N/DQSN41 | |
| IO_3C_40_T5/LVDS3C_4P/DQS41 | |
| IO_3B_10_AG1/LVDS3B_19P/DQ54 | |
| IO_3B_30_AC9/LVDS3B_9P/DQ50 | |
| IO_3B_8_AJ1/LVDS3B_20P/DQS54 | |
| IO_3B_16_AF1/LVDS3B_16P/DQS53 | |
MP5652核心板为了准确适配不同用途的时钟频率,板载多个时钟源。其中包括100MHz的系统时钟源510KBA100M000BAG CMOS晶振,125MHz的Transceiver差分时钟源SiT9102晶振, 300 MHz的DDR4的外部差分时钟源SiT9102晶振。SiT9102是一款高精度、超低相噪的晶振,非常适合作为高速信号处理系统的时钟源。最后,为了缩短大容量FPGA芯片的下载配置时间,板卡还配有100MHz的初始化时钟源510KBA100M000BAG CMOS晶振,连接CLKUSR 引脚,用户可以配置使用该时钟,配合QSPI×4模式,从而大大提高FPGA的配置效率。
2.5.1 FPGA 系统时钟源板上提供了一个单端100 MHz 的FPGA 系统时钟源,晶振输出连接到FPGA BANK3D 的全局时钟,这个全局时钟可以用来驱动FPGA 内的用户逻辑电路。该时钟源的原理图如下图所示。
板上提供了一个300 MHz的DDR4的外部差分时钟源,型号为SiT9102晶振。SiT9102是一款高精度、超低相噪的晶振,非常适合作为高速信号处理系统的时钟源。该时钟源的原理图如下图所示。
核心板集成电源管理,+5—+12V电源输入通过TI 电源芯片LTM4628 分别产生0.9V和0.95V的两路电源,其中一路为FPGA的核心提供稳定的电源,另一路为Transceiver GXB的VCCRT提供稳定的电源,LTM4628输出电流高达8A,满足FPGA电流需求。+5—+12V电源输入通过TI 电源芯片LTM4622分别产生+1.2V、+1.8V、+2.5V、+3.0V电压,单片LTM4622有两路电源输出,所以需要2片LTM4622。LTM4622为FPGA其他电源、DRR4、晶振、FLASH等供电。+5V电压经过BL1117转换为3.3V直流,为3.3V晶振提供电压。另外电源上电顺序按官方时序要求进行了控制。
核心板一共扩展出4个高速扩展口,使用4个120Pin的板间连接器(J1~J4)和底板连接,连接器使用松下的AXK5A2137YG,对应底板的连接器型号为AXK6A2337YG。其中J1连接JTAG和BANK2A,BANK2J的IO, J2连接BANK2A,BANK2L、BANK3A、BANK3B、BANK3C、BANK3D的IO,J3连接BANK2K和BANK2L的IO和+5V电源,J4连接GXB的收发器信号。
电源输入需要铺铜皮连接,打足够的过孔保证通电流能力,但电源电压较高,干扰较大,在保证通流的条件下不要让这个铜皮更大,以免干扰其他信号。GND管脚需要连接到地平面上,且一个地管脚需要打两个过孔,保证通流和充分连接。
3.2高速接口布局走线3.2.1千兆以太网: