學習ZYNQ之FPGA2(開發板資源初探)

ZYNQ-7020 核心板資源圖

 ZYNQ-7010 核心板資源圖

核心板外設簡介:

1. ZYNQ 主控芯片
ZYNQ-7020 核心板主控芯片爲 XC7Z020CLG400-285K LC(邏輯單元),4.9Mbit BRAM; ZYNQ-7010 核心板主控芯片爲 XC7Z010CLG400-128K LC(邏輯單元),2.1Mbit BRAM。 Zynq 處理器系統裏包含兩個 Cortex-A9 處理器,除此之外,還有一組相關的處理資源,形成了一個應用處理器單元(Application Processing UnitAPU)。另外處理器系統裏還有擴展外設接口、cache 存儲器、 存儲器接口、互聯接口和時鐘發生電路等。
2. DDR3 SDRAM
ZYNQ-7020 核心闆闆載兩片 4Gbit DDR3 內存,芯片型號爲 NT5CB256M16EP-DI,總容量爲 8Gbit1GB); ZYNQ-7010核心闆闆載兩片2Gbit DDR3內存,芯片型號爲NT5CB128M16IP-DI,總容量爲4Gbit512MB); 板載的 DDR3 芯片可以輕鬆應對各種大內存、高帶寬場景需求,比如攝像頭圖像數據存儲等。此外, DDR3 內存也作爲 PS 端處理器的運行內存。
3. 1 6-Pin 下載接口
核心板的 6-PIN 下載接口與底板的 14-Pin JTAG 接口是一體的,可以在單獨使用核心板時做調試和下載使用。
4. 1 PL LED
它連接到了 PL 端的用戶 IO 上,可由用戶編寫 Verilog 代碼來控制其亮滅。
5. 1 PS LED
它連接到了 PS 端的 GPIO 上,可由用戶使用 C 代碼編程來控制其亮滅。
6. PL 50Mhz 晶振
這是開發板上用於爲 ZYNQ PL 端提供時鐘的晶振(XTAL)。該晶振輸出的時鐘是 PL 端最原始的時鐘,其它外設需要的各種頻率的時鐘都在此基礎上進行倍頻或分頻。
7. PS 33.333Mhz 晶振
這是開發板上用於爲 ZYNQ PL 端提供時鐘的晶振(XTAL)。該晶振輸出的時鐘是 PS 端最原始的時鐘,PS 端外設所需要的各種頻率的時鐘都在此基礎上進行倍頻或分頻。
8. 電源指示燈(PW
這是核心闆闆載的一顆藍色的 LED 燈(PWR),用於指示電源狀態。在電源開啓的時候電源指示燈會處於點亮的狀態,否則爲熄滅的狀態。通過這個 LED,可以判斷開發板的上電情況。需要說明的是,ZYNQ 核心板沒有獨立的供電接口,需要通過 BTB 轉接板連接底板,由底板上的轉接板進行供電。
9. PL 配置狀態指示燈(DONE LED
這是核心闆闆載的一顆 PL 配置狀態指示燈,連接到了 PL 端的配置完成(DONE)信號,在 PL 端配置(下載程序)完成之後,該 LED 燈會被點亮。
10. PS 千兆以太網 PHY 芯片
這是核心闆闆載的一顆 PS 端千兆以太網 PHY(物理)芯片,型號爲 RTL8211E-VL,實現了 10/100/1000M 以太網物理層功能。該 PHY 芯片的引腳連接到了底板上的 RJ45 接口上,能夠滿足高帶寬通信的需求。
11. PS 端復位按鍵(PS_RST
ZYNQ PS 端的復位按鍵,它連接到了 PS 端的復位邏輯,按下後,PS 端將重新從上電後的狀態開始運行。
12. QSPI Flash(W25Q256FVEI)
這是開發板的 Flash 芯片,存儲容量爲 256Mbit32M 字節),用於存儲 ZYNQ 芯片的鏡像數據,包括PS 端的程序數據和 PL 端的配置鏡像。
13. eMMC
eMMC 是非易失性 NAND 存儲器,俗稱電子硬盤,領航者核心板的 eMMC 芯片型號爲 KLM8G1GETF,存儲容量爲 8GB,能夠滿足 PS 端的大容量非易失性存儲需求。

 領航者 ZYNQ 開發板底板資源圖

底板外設簡介:

1. 有源蜂鳴器
領航者底板板載一個有源蜂鳴器(BEEP),可以實現簡單的報警/鬧鈴。
2. 1 PL 復位按鍵
領航者底板板載一個 PL 端的復位按鍵(PL_RESET),可以作爲 ZYNQ PL 端邏輯的復位信號,按鍵復位信號默認是高電平的,當復位按鍵按下之後爲低電平。
3. 2 PL LED
領航者底板板載 2 PL LED 燈(PL_LED0~PL_LED1),連接到了 PL 端的 IO 口上。在調試代碼的時候,使用 LED 來指示程序執行狀態,是非常不錯的一個輔助調試方法。
4. 2 PL 功能按鍵
領航者底板板載 2 個機械式按鍵(PL_KEY0~PL_KEY1)是直接連接在 PL 端的 IO 口上的,可以作爲人機交互的輸入信號。這 2 個按鍵信號默認都是高電平的,當按鍵被按下之後,按鍵信號變爲低電平。
5. 2 PS LED
領航者底板板載 2 PS LED 燈(PS_LED0~PS_LED1),LED 連接到了 PS 端的 IO 口上。
6. 2 PS 功能按鍵
領航者底板板載 2 個機械式按鍵(PS_KEY0PS_KEY1),按鍵都是直接連接在 PS 端的 IO 口上的,可以作爲人機交互的輸入信號。這 2 個按鍵信號默認都是高電平的,當按鍵被按下之後,按鍵信號變爲低
電平。
7. 1 個觸摸按鈕
領航者底板板載 1 個電容觸摸輸入按鍵(TPAD),觸摸方案採用 AR101 芯片,該芯片利用電容充放電原理,實現觸摸按鍵檢測的功能。當手指觸摸 TPAD 按鍵時,觸摸芯片輸出高電平,鬆開爲低電平。
8. USB 轉串口
領航者底板板載一個 PS 端的 USB 轉串口,之所以設計成 USB 形式的串口,是出於現在電腦上串口正在消失,尤其是筆記本,幾乎清一色的沒有串口。所以板載了 USB 串口可以方便大家進行 USB 串口通信的試驗。同時這個 USB 接口還可以給開發板提供電源,但是其最大電流只有 500mA,但是在運行 PS 端的 ARM處理器時它卻不能夠提供足夠大的電流,所以還是建議大家使用專門的電源適配器來爲開發板供電。
9. RS232 接口(母頭)
領航者底板板載一個普通 RS232 接口,通過一個標準的 DB9 母頭和外部的串口連接。通過這個接口,領航者可以連接帶有串口的電腦或者其他設備,實現串口通信的功能。
10. RS485 接口
領航者底板板載一個 RS485 接口,通過一個兩 PIN 的端子和外部的 485 接口連接。通過這個接口,領航者可以連接帶有 RS485 接口的開發板或者其他設備,實現 RS485 通信的功能。這裏提醒大家,兩個 RS485接口進行通信的時候,必須 A 接 A,B 接 B,否則可能通信不正常!
11. RGB TFT-LCD 接口
領航者底板板載一個 RGB LCD 接口,可以連接各種分辨率的正點原子 RGB LCD 屏,採用的是 RGB888格式,可顯示 1677 萬色,色彩顯示豐富。並且支持觸摸的功能。
12. XADC 接口
領航者底板板載一個 XADC 接口(J1),用於測量外部輸入的模擬電壓,範圍爲 0~1VZYNQ 內部的XADC 模塊既可以測量 ZYNQ 芯片內部的溫度和電壓,也可以用來測量外部的模擬電壓。
13. OLED/攝像頭模塊接口
領航者底板板載一個 OLED/攝像頭模塊接口(P2)。如果是正點原子的攝像頭模塊,則剛好可以直接插上去。通過這個接口,可以分別完成 OLED 顯示或者攝像頭顯示實驗。
14. EEPROM (AT24C64)
領航者底板板載一個 I2C 接口的 EEPROM 芯片,容量爲 64Kbit,也就是 8K 字節。用於存儲一些掉電不能丟失的重要數據,比如系統設置的一些參數等。有了這個就可以方便的實現掉電數據保存。
15. RTC 實時時鐘
領航者底板板載一個 RTC 實時時鐘芯片(U6),芯片型號爲 PCF8563PCF8563 PHILIPS 公司推出的一款工業級多功能時鐘/日曆芯片,具有報警功能、定時器功能、時鐘輸出功能以及中斷輸出功能,能完成各種複雜的定時服務。
16. 電池接口
領航者底板板載一個 RTC 實時時鐘的供電接口(BAT1),可以保證在開發板斷電時,實時時鐘仍然能夠繼續工作,這樣的話,配置的日期與時間不會因開發板的斷電而恢復到默認值。
17. ATK MODULE 接口
領航者底板板載一個 ALIENTEK 通用模塊接口(U4),目前可以支持 ALIENTEK 開發的 GPS 模塊、藍牙模塊、MPU6050 模塊和全綵 RGB 燈模塊等,直接插上對應的模塊,就可以進行相關模塊的開發。後續我們將開發更多兼容該接口的其他模塊,實現更強大的擴展性能。
18. BOOT 模式選擇開關
領航者底板板載一個 ZYNQ BOOT 模式選擇開關(BOOT_CFG),用於設置 PS 端在上電後的啓動源,包括 JTAGNANDQSPI FLASH SD Card
19. 電源指示燈
領航者底板板載 1 顆藍色的 LED 燈(PWR),用於指示電源狀態。在電源開啓的時候電源指示燈會處於點亮的狀態,否則爲熄滅的狀態。通過這個 LED,可以判斷開發板的上電情況。
20. 耳機輸出接口
領航者底板板載 1 個音頻輸出接口(PHONE),該接口可以插入 3.5mm 的耳機。當 WM8960 播放音樂的時候,就可以通過在該接口插入耳機來欣賞音樂。
21. 音頻輸入接口
領航者底板板載 1 個音頻輸入接口(LINE_IN),該接口可以通過音頻線來連接電腦或者手機的耳機接口。
22. MIC(麥克風)
領航者底板板載 1 個錄音輸入口(MIC,即麥克風),該麥克風直接連接到 WM8960 的錄音輸入通道上,可以實現錄音的功能。
23. 揚聲器
這是開發板自帶的一個小喇叭(SPEAKER),安裝在開發板的背面,可以用來播這放音樂。該喇叭由WM8960 直接驅動。
24. HDMI 接口
領航者底板板載 1 HDMIHigh Definition Multimedia InterfaceHDMI)接口,該接口可以連接到HDMI 顯示器上,從而顯示出視頻或者圖片等。開發板沒有板載 HDMI PHY 芯片,HDMI PHY 編解碼功能由 ZYNQ PL 邏輯來模擬實現。
25. 14-Pin JTAG 接口
領航者底板板載 1 14 針標準 JTAG 調試口(JTAG),該 JTAG 口與核心板的 6-Pin JTAG 接口在硬件上是連在一起的,可以直接和 FPGA 下載器(調試器)連接,用於下載程序或者對程序進行在線調試。
26. 3.3V 電源輸入/輸出
領航者底板板載 1 3.3V 電源輸入輸出排針(2*3),用於給外部提供 3.3V 的電源,也可以從外部接3.3V 的電源給板子供電。大家在做實驗的時候可能經常會爲沒有 3.3V 電源而苦惱不已,有了領航者 ZYNQ開發板,你就可以很方便的擁有一個簡單的 3.3V 電源(最大電流不能超過 500mA)。
27. 5V 電源輸入/輸出
領航者底板板載 1 5V 電源輸入輸出排針(2*3),該排針用於給外部提供 5V 的電源,也可以從外
部接 5V 的電源給板子供電。同樣大家在實驗的時候可能經常會爲沒有 5V 電源而苦惱不已,正點原子充分
考慮到了大家的需求,有了這組 5V 排針,你就可以很方便的擁有一個簡單的 5V 電源(USB 供電的時候,最大電流不能超過 500mA,外部供電的時候,最大可達 1000mA)。
28. 電源開關
領航者底板板載 1 個電源開關(K1)。該開關用於控制整個開發板的供電,如果通過開關切斷電源,則整個開發板都將斷電,電源指示燈(PWR)會隨着此開關的狀態而亮滅。
29. DC6~16V 電源輸入
領航者底板板載 1 個外部電源輸入口(DC_IN),採用標準的直流電源插座。開發闆闆載了 DC-DC 芯片(JW5060T),用於給開發板提供高效、穩定的 5V 電源。由於採用了 DC-DC 芯片,所以開發板的供電範圍十分寬,大家可以很方便的找到合適的電源(只要輸出範圍在 DC6~16V 的基本都可以)來給開發板供電。在耗電比較大的情況下,比如用到 4.3 寸屏/7 寸屏/網口/高速 AD-DA 的時候,建議大家使用外部電源供電,可以提供足夠的電流給開發板使用。
30. PL 端千兆以太網接口(RJ45)
領航者底板板載 1 個千兆的 RJ45 網口(PL_GE),連接到了 PL 端的 IO 口上,PHY 芯片型號是 B50610,支持10Mbps/100Mbps/1000Mbps 的通信速率,板載的 RJ45 插座可以連接網線,實現網絡通信功能。
31. PS 端千兆以太網接口(RJ45)
領航者底板板載 1 個千兆的 RJ45 網口(PS_GE),通過轉接板連接到了核心板上的以太網 PHY 芯片,支持 10Mbps/100Mbps/1000Mbps 的通信速率,板載的 RJ45 插座可以連接網線,實現網絡通信功能。
32. USB2.0 接口
領航者開發板爲 PS 端的 USB 模塊配備了一個 USB2.0 PHY 芯片,並且根據主從模式的不同,外接了 4個 HOST 模式的接口和一個 SLAVE 模式的接口。4 個 HOST 模式的接口可分別用來連接不同的 USB SLAVE設備,可以用來連接鼠標、鍵盤等不同的設備,以滿足各種不同的需求。一個 SLAVE 模式的接口可以用來連接 HOST 設備,以滿足特定的應用需求。
33. Micro SD 接口
領航者底板板載 1 個標準 Micro SD 接口(TF_CARD),該接口位於開發板的背面,採用 Micro SD 接口,可以使用 SPI/SDIO 驅動方式。有了這個接口,就可以滿足海量數據存儲的需求。
34. CAN 接口
領航者底板板載一個 CAN 總線通信接口,CAN 接口通過 2 個端口和外部 CAN 總線連接,即 CANH和 CANL。這裏提醒大家:兩個 CAN 接口通信的時候,CANH 必須接 CANH,CANL 必須接 CANL,否則可能通信不正常!
35. 40PIN 擴展口
領航者底板板載一個 40PIN 的擴展口,位於開發板的左下角,擴展口規格是 2*20 Pin,採用標準 2.54MM排針間距,其中包括 36 IO 口,1 +3.3V1 +5V2 GND。它可以用來連接不同的功能模塊,例如,正點原子開發的高速 AD/DA 模塊和雙目攝像頭模塊等。
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