基于 ZYNQ 的无线超声数据传输及显示系统的实现
时间：2023-08-07 02:37:00
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
