很多人做了很久的FPGA,知道怎么去給信號分配引腳,卻對這些引腳的功能及其資源限制知之甚少;在第一章里對Zynq7000系列的系統框架進行了分析和論述,對Zynq7000系列的基本資源和概念有了大致的認識,然而要很好地進行硬件設計,還必須了解芯片的引腳特性,以確定其是否符合我們的選型要求,這些要求包括GTX引腳數目、select IO引腳數目、select IO引腳的資源配置情況、PS IO的數目及類型等。
1.
Zynq7000系列引腳分類
Zynq7000系列引腳的分類是確定的,而各類引腳的數目則因芯片封裝的不同而不同,(為了便于理解,本文所列引腳數目皆以XQ7Z045 FFG900封裝為例,文章其他部分不再做出說明)其主要類型如下:
? ? FFG900 引腳分類 引腳個數 備注 PS IO 128 ARM處理系統的專用引腳 Select IO 362 普通的FPGA引腳 Configuration Pins In Bank 0 17 Jtag類的一些引腳 GTX Pins 16X4(16個通道,每通道兩對差分引腳) 高速串行收發引腳 XADC Pins 32 模數轉換引腳
1.1.??? Configuration Pins In Bank 0
Pin Name Type Direction Description DONE_0 Dedicated Bidirectional 高有效,高代表配置完成 INIT_B_0 Dedicated Bidirectional 低有效,表示配置存儲器正在初始化 PROGRAM_B_0 Dedicated Input 低有效,表示異步復位配置邏輯 TCK_0 Dedicated Input Jtag時鐘信號 TDI_0 Dedicated Input Jtag數據輸入 TDO_0 Dedicated Output Jtag數據輸出 TMS_0 Dedicated Input Jtag模式選擇 CFGBVS_0 Dedicated Input 為bank0的配置引腳預選擇電平標準,1表示bank0的供電電壓為2.5或3.3;0表示bank0的供電電壓為1.8 PUDC_B Multi-function Input 上拉電阻配置引腳,配置Select IO在配置階段或上電后的其上拉電阻是否使能。當接GND,表示不使能;接VCCO_34表示使能。
1.2.??? Power/Ground Pins
Pin Name Type Direction Description GND Dedicated N/A 地 VCCPINT Dedicated N/A 1.0V,PS的供電電壓 VCCUPAUX Dedicated N/A 1.8V,PS的輔助電源 VCCO_MIO0 Dedicated N/A 1.8—3.3,bank500中MIO的供電電壓 VCCO_MIO0 Dedicated N/A 1.8—3.3,bank501中MIO的供電電壓 VCCO_DDR Dedicated N/A 1.2V–1.8V,DDR的供電電壓 VCC_PLL Dedicated N/A 1.8V,PS的PLL供電電壓,在它附近必須放置0.47uf—4.7uf的電容 VCCAUX Dedicated N/A 1.8V,輔助電路供電電壓 VCCAUX_IO_G# Dedicated N/A 1.8或2.0V,輔助IO電路的供電電壓 VCCINT Dedicated N/A 內核邏輯的供電電壓 VCCO_# Dedicated N/A 每個bank的輸出驅動電壓 VCCBRAM Dedicated N/A 1.0V,PL部分BLOCK RAM的供電電壓 VCCBATT_0 Dedicated N/A 關鍵存儲器備用電源,若不使用,則接地 VREF Multi-function ? 門限電壓 RSVDVCC[3:1] Dedicated N/A 保留引腳,必須接到VCCO_0 RSVDGND Dedicated N/A 保留引腳,必須接地
1.3.??? PS IO Pins
Pin Name Type Direction Description PS_POR_B Dedicated input 上電復位引腳,必須保持低電平直到PS供電和CLK正常,當它為高后,PS開始自舉(Boot) PS_CLK Dedicated Input 系統時鐘,必須在區間[30M,60M] PS_SRST_B Dedicated Input 系統復位,0時強制PS進入復位狀態 PS_MIO_VREF Dedicated 電壓參考值 提供給RGMII的接收參考電壓,其值等于1/2VCCO_MIO1 PS_MIO[53:0] Multi-function Input/Output PS的多功能引腳,可被配置成SPI , Quad-SPI flash, NAND, USB, Ethernet, SDIO, UART, SPI, GPIO 接口 PS DDR Pins PS_DDR_CKP Dedicated Output DDR差分時鐘+ PS_DDR_CKN Dedicated Output DDR差分時鐘- PS_DDR_CKE Dedicated Output DDR時鐘允許 PS_DDR_CS_B Dedicated Output DDR片選 PS_DDR_RAS_B Dedicated Output DDR行有效信號 PS_DDR_CAS_B Dedicated Output DDR列有效信號 PS_DDR_WE_B Dedicated Output DDR寫使能 PS_DDR_BA[2:0] Dedicated Output DDR塊地址 PS_DDR_A[14:0] Dedicated Output DDR行或列地址 PS_DDR_ODT Dedicated Output DDR終端控制引腳 PS_DDR_DRST_B Dedicated Output DDR復位引腳 PS_DDR_DQ[31:0] Dedicated Input/Output DDR數據線 PS_DDR_DM[3:0] Dedicated Output DDR數據屏蔽信號 PS_DDR_DQS_P[3:0] Dedicated Input/Output DDR數據選通信號+ PS_DDR_DQS_N[3:0] Dedicated Input/Output DDR數據選通信號- PS_DDR_VRP Dedicated Output DCI參考電壓+,用來校準DDR的IO驅動強度,連接電阻后接地 PS_DDR_VRN Dedicated Output DCI參考電壓-,用來校準DDR的IO驅動強度,連接電阻后接VCCO_DDR PS_DDR_VREF[1:0] Dedicated Voltage Reference DDR接口的參考電壓
1.4.??? XADC Pins
Pin Name Type Direction Description VCCADC_0 Dedicated N/A XADC模擬電路電源 GNDADC_0 Dedicated N/A 模擬電路參考地 VP_0 Dedicated Input 模擬差分輸入正極 VN_0 Dedicated Input 模擬差分輸入負極 VREFP_0 Dedicated N/A 1.2V參考電壓 VREFN_0 Dedicated N/A 參考地 AD0P through AD15P AD0N through AD15N Multi-function Input 模擬輸入端0--15
1.5.??? Multi-gigabit Serial Transceiver Pins (GTXE2 and GTPE2)
Pin Name Type Direction Description MGTXRXP[0:3] or MGTPRXP[0:3] Dedicated Input 差分接收端正極 MGTXRXN[0:3] or MGTPRXN[0:3] Dedicated Input 差分接收端負極 MGTXTXP[0:3] or MGTPTXP[0:3] Dedicated Output 差分發送端正極 MGTXTXN[0:3] or MGTPTXN[0:3] Dedicated Output 差分發送端負極 MGTAVCC_G# Dedicated Input 1.0V發送器和接收器的內部電路模擬供電電壓 MGTAVTT_G# Dedicated Input 1.2V發送驅動器的模擬供電電壓 MGTVCCAUX_G# ? ? 1.8V ,GTXE2發送器專用的Quad PLL輔助模擬供電電壓 MGTREFCLK0/1P ? ? 發送器的正參考時鐘 MGTREFCLK0/1N ? ? 發送器的負參考時鐘 MGTAVTTRCAL ? N/A 內部電路校準用的精度參考電阻引腳 MGTRREF ? Input 內部電路校準用的精度參考電阻引腳
1.6.??? Select IO
Pin Name Type Direction Description IO_LXXY_# IO_XX_# Dedicated Input/Output 絕大多數IO都是差分的,但芯片頂端和低端的IO是單端的;#表示Bank號,XX表示該引腳在Bank里的序號,Y表示是P端還是N端
XC7Z045 FFG900芯片里Select IO的差分情況如下所示:
HR:High Range,其電壓范圍1.2và3.3V 延時資源只有IDELAY2;HP:High performance,其電壓1.8V,延時資源既有IDELAY2也有ODELAY2;
Device
I/Opins
SIO(Select IO)
PS IO
HR
HP
XC7Z045 FFG900
User IO
212
150
128
Differential
102
72
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