芯驿电子科技（上海）有限公司 基于XILINX ZYNQ7000开发平台的开发板（型号：AX7Z100B）2019款正式发布了正式发布了，为了让您对此开发平台可以快速了解，我们编写了此用户手册。

这款ZYNQ7000 FPGA开发平台采用核心板加扩展板的模式，方便用户对核心板的二次开发利用。核心板使用XILINX的Zynq7000 SOC芯片XC7Z100的解决方案，它采用ARM+FPGA SOC技术将双核ARM Cortex-A9 和FPGA 可编程逻辑集成在一颗芯片上。另外核心板上含有4片共2GB高速DDR3 SDRAM芯片，1片8GB的eMMC存储芯片和2片256Mb的QSPI FLASH芯片。

在底板设计上我们为用户扩展了丰富的外围接口，比如1个PCIex8 接口、4路光纤接口、2路千兆以太网接口、4路USB2.0 HOST接口、1路HDMI输出接口、1路HDMI输入接口、1路UART串口接口、1路SD卡接口、1个40针扩展接口等等。满足用户各种高速数据交换，数据存储，视频传输处理以及工业控制的要求，是一款”专业级“的ZYNQ开发平台。为高速数据传输和交换，数据处理的前期验证和后期应用提供了可能。相信这样的一款产品非常适合从事ZYNQ开发的学生、工程师等群体。

开发板简介

在这里，对这款AX7Z100B ZYNQ开发平台进行简单的功能介绍。

开发板的整个结构，继承了我们一贯的核心板+扩展板的模式来设计的。核心板和扩展板之间使用高速板间连接器连接。

核心板主要由ZYNQ7100 + 4个DDR3 + eMMC + QSPI FLASH的最小系统构成。ZYNQ7100采用Xilinx公司的Zynq7000系列的芯片，型号为XC7Z100-2FFG900。ZYNQ7100芯片可分成处理器系统部分Processor System（PS）和可编程逻辑部分Programmable Logic（PL）。在ZYNQ7100芯片的PS端和PL端分别挂了2片DDR3，每片DDR3容量高达512M字节，使得ARM系统和FPGA系统能独立处理和存储的数据的功能。PS端的8GB eMMC FLASH存储芯片和512Mb的QSPI FLASH用来静态存储ZYNQ的操作系统、文件系统及用户数据。

底板为核心板扩展了丰富的外围接口，其中包含1个PCIex8接口、4路光纤接口、2路千兆以太网接口（PS和PL各一路）、4路USB2.0 HOST接口、1路HDMI输出接口、1路HDMI输出接口、1路UART串口接口、1路SD卡接口、1个40针扩展接口和一些按键LED。

下图为整个开发系统的结构示意图：

通过这个示意图，我们可以看到，我们这个开发平台所能含有的接口和功能。

•  ZYNQ7100核心板

由XC7Z100+2GB DDR3+8GB eMMC FLASH + 512Mb QSPI FLASH组成，另外有三个晶振提供时钟，一个单端33.3333MHz晶振提供给PS系统，一个差分200MHz晶振提供给PL逻辑DDR参考时钟，另外一个差分125MHz晶振提供给GTX收发器参考时钟。

• PCIe x8接口

支持PCI Express 2.0标准，提供标准的PCIe x8高速数据传输接口，单通道通信速率可高达5GBaud。

• 4路SFP光纤接口

ZYNQ的GTX收发器的4路高速收发器连接到4个光模块的发送和接收，实现4路高速的光纤通信接口。每路的光纤数据通信接收和发送的速度高达10Gb/s。

• 千兆以太网接口

2路10/100M/1000M以太网RJ45接口，用于和电脑或其它网络设备进行以太网数据交换。网络接口芯片采用景略半导体的JL2121工业级GPHY芯片，1路以太网连接到ZYNQ芯片的PS端，1路以太网连接到ZYNQ芯片的PL端。

• HDMI视频输出

1路HDMI视频输出接口，我们选用了ANALOG DEVICE公司的ADV7511 HDMI编码芯片，最高支持1080P@60Hz输出，支持3D输出。

• HDMI视频输入

1路HDMI视频输入接口，我们选用了Silion Image公司的SIL9011/SIL9013 HDMI解码芯片，最高支持1080P@60Hz输入，支持不同格式的数据输入。

• USB2.0 HOST接口

通过USB Hub芯片扩展4路USB HOST接口，用于连接外部的USB从设备，比如连接鼠标，键盘，U盘等等。USB接口采用扁型USB接口(USB Type A)。

• USB Uart接口

1路Uart转USB接口，用于和电脑通信，方便用户调试。串口芯片采用Silicon Labs CP2102GM的USB-UAR芯片, USB接口采用MINI USB接口。

• Micro SD卡座

1路Micro SD卡座，用于存储操作系统镜像和文件系统。

• 40针扩展口

1个40针2.54mm间距的扩展口，可以外接黑金的各种模块（双目摄像头，TFT LCD屏，高速AD模块等等）。扩展口包含5V电源1路，3.3V电源2路，地3路，IO口34路。

• JTAG调试口

1个10针2.54mm标准的JTAG口，用于FPGA程序的下载和调试，用户可以通过XILINX下载器对ZYNQ系统进行调试和下载。

• LED灯

9个发光二极管LED, 核心板上2个，底板上7个。核心板上1个电源指示灯；1个DONE配置指示灯。底板上有1个电源指示灯，4个用户指示灯和2个串口指示灯。

• 按键

5个按键，1个复位按键， 4个PL用户按键。

AC7Z100C核心板

简介

AC7Z100C(核心板型号，下同)核心板，ZYNQ芯片是基于XILINX公司的ZYNQ7000系列的XC7Z100-2FFG900。ZYNQ芯片的PS系统集成了两个ARM Cortex™-A9处理器，AMBA®互连，内部存储器，外部存储器接口和外设。ZYNQ芯片的FPGA内部含有丰富的可编程逻辑单元，DSP和内部RAM。

这款核心板使用了4片Micron的512MB的DDR3芯片MT41J256M16HA-125,总的容量达2GB。其中PS和PL端各挂载两片，分别组成32bit的总线宽度。PS端的DDR3 SDRAM的最高运行速度可达533MHz(数据速率1066Mbps)，PL端的DDR3 SDRAM的最高运行速度可达800MHz(数据速率1600Mbps)。另外核心板上也集成了2片256MBit大小的QSPI FLASH和8GB大小的eMMC FLASH芯片，用于启动存储配置和系统文件。

为了和底板连接，这款核心板的4个板对板连接器扩展出了PS端的USB接口，千兆以太网接口，SD卡接口及其它剩余的MIO口；也扩展出了ZYNQ的16对高速收发器GTX接口；以及PL端的几乎所有IO口（140个3.3V IO和48个1.8V IO），其中BANK10,BANK11,BANK12的IO的电平可以通过更换核心板上的LDO芯片来修改，满足用户不用电平接口的要求。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，ZYNQ芯片到接口之间走线做了等长和差分处理，并且核心板尺寸仅为80*60（mm），对于二次开发来说，非常适合。

AC7Z100C核心板正面图

AC7Z100C核心板背面图

ZYNQ芯片

核心板使用的是Xilinx公司的Zynq7000系列的芯片，型号为XC7Z100-2FFG900。芯片的PS系统集成了两个ARM Cortex™-A9处理器，AMBA®互连，内部存储器，外部存储器接口和外设。这些外设主要包括USB总线接口，以太网接口，SD/SDIO接口，I2C总线接口，CAN总线接口，UART接口，GPIO等。PS可以独立运行并在上电或复位下启动。ZYNQ7000芯片的总体框图如图2-2-1所示

图2-2-1 ZYNQ7000芯片的总体框图

其中PS系统部分的主要参数如下：

• 基于ARM 双核CortexA9 的应用处理器，ARM-v7架构 高达800MHz

• 每个CPU 32KB 1级指令和数据缓存，512KB 2级缓存 2个CPU共享

• 片上boot ROM和256KB 片内RAM

• 外部存储接口，支持16/32 bit DDR2、DDR3接口

• 两个千兆网卡支持：发散-聚集DMA ，GMII，RGMII，SGMII接口

• 两个USB2.0 OTG接口，每个最多支持12节点

• 两个CAN2.0B总线接口

• 两个SD卡、SDIO、MMC兼容控制器

• 2个SPI，2个UARTs，2个I2C接口

• 54个多功能配置的IO，可以软件配置成普通IO或者外设控制接口

• PS内和PS到PL的高带宽连接

其中PL逻辑部分的主要参数如下：

• 逻辑单元Logic Cells：444K；

• 查找表LUTs: 277400

• 触发器(flip-flops):554,800

• 乘法器18x25MACCs：2020;

• Block RAM：26.5Mb；

• 16路高速GTX收发器，支持PCIE Gen2x8；

• 2个AD转换器,可以测量片上电压、温度感应和高达17外部差分输入通道，1MBPS

XC7Z100-2FFG900I芯片的速度等级为-2，工业级，封装为FGG900，引脚间距为1.0mm，ZYNQ7000系列的具体的芯片型号定义如下图2-2所示。

图2-2-2 ZYNQ型号命名规则定义

图2-2-3为核心板所用的XC7Z100芯片实物图。

图2-3 XC7Z100芯片实物

DDR3 DRAM

AX7Z100B核心板上配有四片Micron(美光）的512MB的DDR3芯片,型号为MT41J256M16HA-125(兼容MT41K256M16HA-125)，其中PS和PL端各挂载两片。两片DDR3 SDRAM组成32bit的总线宽度。PS端的DDR3 SDRAM的最高运行速度可达533MHz(数据速率1066Mbps)，两片DDR3存储系统直接连接到了ZYNQ处理系统（PS）的BANK 502的存储器接口上。PL端的DDR3 SDRAM的最高运行速度可达800MHz(数据速率1600Mbps)，两片DDR3存储系统连接到了FPGA的BANK33, BANK34的接口上。DDR3 SDRAM的具体配置如下表2-3-1所示。

表2-3-1 DDR3 SDRAM配置

位号	芯片型号	容量	厂家
U4,U5,U7,U8	MT41J256M16HA-125	256M x 16bit	Micron

DDR3的硬件设计需要严格考虑信号完整性，我们在电路设计和PCB设计的时候已经充分考虑了匹配电阻/终端电阻,走线阻抗控制，走线等长控制，　保证DDR3的高速稳定的工作。

PS端的DDR3 DRAM的硬件连接方式如图2-3-1所示:

图2-3-1 PS端DDR3 DRAM原理图部分

PL端的DDR3 DRAM的硬件连接方式如图2-3-2所示:

图2-3-2 PL端DDR3 DRAM原理图部分

PS端DDR3 DRAM引脚分配：

信号名称	ZYNQ引脚名	ZYNQ引脚号
PS_DDR3_DQS0_P	PS_DDR_DQS_P0_502	C26
PS_DDR3_DQS0_N	PS_DDR_DQS_N0_502	B26
PS_DDR3_DQS1_P	PS_DDR_DQS_P1_502	C29
PS_DDR3_DQS1_N	PS_DDR_DQS_N1_502	B29
PS_DDR3_DQS2_P	PS_DDR_DQS_P2_502	G29
PS_DDR3_DQS2_N	PS_DDR_DQS_N2_502	F29
PS_DDR3_DQS3_P	PS_DDR_DQS_P3_502	L28
PS_DDR3_DQS4_N	PS_DDR_DQS_N3_502	L29
PS_DDR3_D0	PS_DDR_DQ0_502	A25
PS_DDR3_D1	PS_DDR_DQ1_502	E25
PS_DDR3_D2	PS_DDR_DQ2_502	B27
PS_DDR3_D3	PS_DDR_DQ3_502	D25
PS_DDR3_D4	PS_DDR_DQ4_502	B25
PS_DDR3_D5	PS_DDR_DQ5_502	E26
PS_DDR3_D6	PS_DDR_DQ6_502	D26
PS_DDR3_D7	PS_DDR_DQ7_502	E27
PS_DDR3_D8	PS_DDR_DQ8_502	A29
PS_DDR3_D9	PS_DDR_DQ9_502	A27
PS_DDR3_D10	PS_DDR_DQ10_502	A30
PS_DDR3_D11	PS_DDR_DQ11_502	A28
PS_DDR3_D12	PS_DDR_DQ12_502	C28
PS_DDR3_D13	PS_DDR_DQ13_502	D30
PS_DDR3_D14	PS_DDR_DQ14_502	D28
PS_DDR3_D15	PS_DDR_DQ15_502	D29
PS_DDR3_D16	PS_DDR_DQ16_502	H27
PS_DDR3_D17	PS_DDR_DQ17_502	G27
PS_DDR3_D18	PS_DDR_DQ18_502	H28
PS_DDR3_D19	PS_DDR_DQ19_502	E28
PS_DDR3_D20	PS_DDR_DQ20_502	E30
PS_DDR3_D21	PS_DDR_DQ21_502	F28
PS_DDR3_D22	PS_DDR_DQ22_502	G30
PS_DDR3_D23	PS_DDR_DQ23_502	F30
PS_DDR3_D24	PS_DDR_DQ24_502	J29
PS_DDR3_D25	PS_DDR_DQ25_502	K27
PS_DDR3_D26	PS_DDR_DQ26_502	J30
PS_DDR3_D27	PS_DDR_DQ27_502	J28
PS_DDR3_D28	PS_DDR_DQ28_502	K30
PS_DDR3_D29	PS_DDR_DQ29_502	M29
PS_DDR3_D30	PS_DDR_DQ30_502	L30
PS_DDR3_D31	PS_DDR_DQ31_502	M30
PS_DDR3_DM0	PS_DDR_DM0_502	C27
PS_DDR3_DM1	PS_DDR_DM1_502	B30
PS_DDR3_DM2	PS_DDR_DM2_502	H29
PS_DDR3_DM3	PS_DDR_DM3_502	K28
PS_DDR3_A0	PS_DDR_A0_502	L25
PS_DDR3_A1	PS_DDR_A1_502	K26
PS_DDR3_A2	PS_DDR_A2_502	L27
PS_DDR3_A3	PS_DDR_A3_502	G25
PS_DDR3_A4	PS_DDR_A4_502	J26
PS_DDR3_A5	PS_DDR_A5_502	G24
PS_DDR3_A6	PS_DDR_A6_502	H26
PS_DDR3_A7	PS_DDR_A7_502	K22
PS_DDR3_A8	PS_DDR_A8_502	F27
PS_DDR3_A9	PS_DDR_A9_502	J23
PS_DDR3_A10	PS_DDR_A10_502	G26
PS_DDR3_A11	PS_DDR_A11_502	H24
PS_DDR3_A12	PS_DDR_A12_502	K23
PS_DDR3_A13	PS_DDR_A13_502	H23
PS_DDR3_A14	PS_DDR_A14_502	J24
PS_DDR3_BA0	PS_DDR_BA0_502	M27
PS_DDR3_BA1	PS_DDR_BA1_502	M26
PS_DDR3_BA2	PS_DDR_BA2_502	M25
PS_DDR3_S0	PS_DDR_CS_B_502	N22
PS_DDR3_RAS	PS_DDR_RAS_B_502	N24
PS_DDR3_CAS	PS_DDR_CAS_B_502	M24
PS_DDR3_WE	PS_DDR_WE_B_502	N23
PS_DDR3_ODT	PS_DDR_ODT_502	L23
PS_DDR3_RESET	PS_DDR_DRST_B_502	F25
PS_DDR3_CLK0_P	PS_DDR_CKP_502	K25
PS_DDR3_CLK0_N	PS_DDR_CKN_502	J25
PS_DDR3_CKE	PS_DDR_CKE_502	M22

PL端DDR3 DRAM引脚分配：

信号名称	ZYNQ引脚名	ZYNQ引脚号
PL_DDR3_DQS0_P	IO_L3P_T0_DQS_33	K3
PL_DDR3_DQS0_N	IO_L3N_T0_DQS_33	K2
PL_DDR3_DQS1_P	IO_L9P_T1_DQS_33	J1
PL_DDR3_DQS1_N	IO_L9N_T1_DQS_33	H1
PL_DDR3_DQS2_P	IO_L15P_T2_DQS_33	E6
PL_DDR3_DQS2_N	IO_L15N_T2_DQS_33	D5
PL_DDR3_DQS3_P	IO_L21P_T3_DQS_33	A5
PL_DDR3_DQS4_N	IO_L21N_T3_DQS_33	A4
PL_DDR3_D0	IO_L1N_T0_33	J3
PL_DDR3_D1	IO_L4N_T0_33	L2
PL_DDR3_D2	IO_L1P_T0_33	J4
PL_DDR3_D3	IO_L4P_T0_33	L3
PL_DDR3_D4	IO_L2N_T0_33	K1
PL_DDR3_D5	IO_L6P_T0_33	K6
PL_DDR3_D6	IO_L5N_T0_33	J5
PL_DDR3_D7	IO_L5P_T0_33	K5
PL_DDR3_D8	IO_L11P_T1_SRCC_33	H4
PL_DDR3_D9	IO_L10N_T1_33	G1
PL_DDR3_D10	IO_L8P_T1_33	H6
PL_DDR3_D11	IO_L7N_T1_33	F2
PL_DDR3_D12	IO_L10P_T1_33	H2
PL_DDR3_D13	IO_L12N_T1_MRCC_33	G4
PL_DDR3_D14	IO_L8N_T1_33	G6
PL_DDR3_D15	IO_L11N_T1_SRCC_33	H3
PL_DDR3_D16	IO_L18P_T2_33	E1
PL_DDR3_D17	IO_L17P_T2_33	E3
PL_DDR3_D18	IO_L16N_T2_33	D3
PL_DDR3_D19	IO_L14P_T2_SRCC_33	F4
PL_DDR3_D20	IO_L18N_T2_33	D1
PL_DDR3_D21	IO_L13N_T2_MRCC_33	E5
PL_DDR3_D22	IO_L16P_T2_33	D4
PL_DDR3_D23	IO_L17N_T2_33	E2
PL_DDR3_D24	IO_L22P_T3_33	C2
PL_DDR3_D25	IO_L24N_T3_33	A2
PL_DDR3_D26	IO_L20N_T3_33	B4
PL_DDR3_D27	IO_L20P_T3_33	B5
PL_DDR3_D28	IO_L22N_T3_33	C1
PL_DDR3_D29	IO_L24P_T3_33	A3
PL_DDR3_D30	IO_L19P_T3_33	C4
PL_DDR3_D31	IO_L23P_T3_33	B2
PL_DDR3_DM0	IO_L2P_T0_33	L1
PL_DDR3_DM1	IO_L12P_T1_MRCC_33	G5
PL_DDR3_DM2	IO_L14N_T2_SRCC_33	F3
PL_DDR3_DM3	IO_L23N_T3_33	B1
PL_DDR3_A0	IO_L18P_T2_34	H7
PL_DDR3_A1	IO_L21P_T3_DQS_34	L8
PL_DDR3_A2	IO_L7N_T1_34	H11
PL_DDR3_A3	IO_L10N_T1_34	D10
PL_DDR3_A4	IO_L15N_T2_DQS_34	H8
PL_DDR3_A5	IO_L8N_T1_34	D11
PL_DDR3_A6	IO_L19P_T3_34	L7
PL_DDR3_A7	IO_L10P_T1_34	E10
PL_DDR3_A8	IO_L23P_T3_34	L10
PL_DDR3_A9	IO_L9P_T1_DQS_34	H12
PL_DDR3_A10	IO_L18N_T2_34	G7
PL_DDR3_A11	IO_L20N_T3_34	J9
PL_DDR3_A12	IO_L13P_T2_MRCC_34	H9
PL_DDR3_A13	IO_L7P_T1_34	J11
PL_DDR3_A14	IO_L22N_T3_34	K10
PL_DDR3_BA0	IO_L22P_T3_34	K11
PL_DDR3_BA1	IO_L21N_T3_DQS_34	K8
PL_DDR3_BA2	IO_L9N_T1_DQS_34	G11
PL_DDR3_S0	IO_L16P_T2_34	F8
PL_DDR3_RAS	IO_L13N_T2_MRCC_34	G9
PL_DDR3_CAS	IO_L17P_T2_34	E7
PL_DDR3_WE	IO_L16N_T2_34	F7
PL_DDR3_ODT	IO_L20P_T3_34	J10
PL_DDR3_RESET	IO_L8P_T1_34	E11
PL_DDR3_CLK0_P	IO_L12P_T1_MRCC_34	D9
PL_DDR3_CLK0_N	IO_L12N_T1_MRCC_34	D8
PL_DDR3_CKE	IO_L17N_T2_34	D6

QSPI Flash

核心板配有2片256MBit大小的Quad-SPI FLASH芯片组成8位带宽数据总线，FLASH型号为W25Q256FVEI，它使用3.3V CMOS电压标准。由于QSPI FLASH的非易失特性，在使用中， 它可以作为系统的启动设备来存储系统的启动镜像。这些镜像主要包括FPGA的bit文件、ARM的应用程序代码以及其它的用户数据文件。QSPI FLASH的具体型号和相关参数见表2-4-1。

位号	芯片类型	容量	厂家
U13,U14	W25Q256FVEI	256M bit	Winbond

表2-4-1 QSPI Flash的型号和参数

QSPI FLASH连接到ZYNQ芯片的PS部分BANK500的GPIO口上，在系统设计中需要配置这些PS端的GPIO口功能为QSPI FLASH接口。为图4-1为QSPI Flash在原理图中的部分。

图2-4-1 QSPI Flash连接示意图

配置芯片引脚分配：

信号名称	ZYNQ引脚名	ZYNQ引脚号
QSPI0_SCK	PS_MIO6_500	D24
QSPI0_CS	PS_MIO1_500	D23
QSPI0_D0	PS_MIO2_500	F23
QSPI0_D1	PS_MIO3_500	C23
QSPI0_D2	PS_MIO4_500	E23
QSPI0_D3	PS_MIO5_500	C24
QSPI1_SCK	PS_MIO9_500	A24
QSPI1_CS	PS_MIO0_500	F24
QSPI1_D0	PS_MIO10_500	E22
QSPI1_D1	PS_MIO11_500	A23
QSPI1_D2	PS_MIO12_500	E21
QSPI1_D3	PS_MIO13_500	F22

eMMC Flash

核心板配有一片大容量的8GB大小的eMMC FLASH芯片，型号为THGBMFG6C1LBAIL，它支持JEDEC e-MMC V5.0标准的HS-MMC接口，电平支持1.8V或者3.3V。eMMC FLASH和ZYNQ连接的数据宽度为4bit。由于eMMC FLASH的大容量和非易失特性，在ZYNQ系统使用中，它可以作为系统大容量的存储设备，比如存储ARM的应用程序、系统文件以及其它的用户数据文件。eMMC FLASH的具体型号和相关参数见表2-5-1。

位号	芯片类型	容量	厂家
U15	THGBMFG6C1LBAIL	8G Byte	TOSHIBA

表2-5-1 eMMC Flash的型号和参数

eMMC FLASH连接到ZYNQ芯片的PS部分BANK501的GPIO口上，在系统设计中需要配置这些PS端的GPIO口功能为SD接口。为图2-5-1为eMMC Flash在原理图中的部分。

图2-5-1 eMMC Flash连接示意图

配置芯片引脚分配：

信号名称	ZYNQ引脚名	ZYNQ引脚号
MMC_CCLK	PS_MIO48_501	C19
MMC_CMD	PS_MIO47_501	A18
MMC_D0	PS_MIO46_501	F20
MMC_D1	PS_MIO49_501	D18
MMC_D2	PS_MIO50_501	A19
MMC_D3	PS_MIO51_501	F19

时钟配置

核心板上分别为PS系统, PL逻辑部分和GTX收发器提供了参考时钟，使PS系统和PL逻辑可以单独工作。时钟电路设计的示意图如下图2-6-1所示：

图 2-6-1 核心板时钟源

PS系统时钟源

ZYNQ芯片通过核心板上的X4晶振为PS部分提供33.333MHz的时钟输入。时钟的输入连接到ZYNQ芯片的BANK500的PS_CLK_500的管脚上。其原理图如图2-6-2所示：

图2-6-2 PS部分的有源晶振

时钟引脚分配：

信号名称	ZYNQ引脚
PS_CLK	A22

PL系统时钟源

板上提供了一个差分200MHz的PL系统时钟源，用于DDR3控制器的参考时钟。晶振输出连接到FPGA BANK34的全局时钟(MRCC)，这个全局时钟可以用来驱动FPGA内的DDR3控制器和用户逻辑电路。该时钟源的原理图如图2-6-4所示

图 2-6-4 PL系统时钟源

PL时钟引脚分配：

信号名称	ZYNQ引脚
SYS_CLK_P	F9
SYS_CLK_N	E8

GTX参考时钟

核心板上为GTX收发器提供了125Mhz的参考时钟。参考时钟连接到BANK110的参考时钟输入REFCLK1P/REFCLK1N。该时钟源的原理图如图2-6-6所示

图 2-6-6 GTX时钟源

图6-7为可GTX时钟源的实物图

图2-6-7 GTX时钟源实物图

GTX时钟源ZYNQ引脚分配：

信号名称	ZYNQ引脚
BANK110_CLK1_P	AC8
BANK110_CLK1_N	AC7

LED灯

AC7Z100C核心板上有2个红色LED灯，其中1个是电源指示灯(PWR)，1个是配置LED灯(DONE)。电源指示灯会亮起；当FPGA 配置程序后，配置LED灯会亮起。LED灯硬件连接的示意图如图2-7-1所示：

图2-7-1 核心板LED灯硬件连接示意图

复位电路

AC7Z100C核心板上有一个复位电路，复位输入信号连接到底板的复位按键，复位输出连接到ZYNQ芯片PS复位管脚上，用户可以使用这个底板按键来复位ZYNQ系统。复位连接的示意图如图2-8-1所示：

图2-8-1 复位连接示意图

复位按键的ZYNQ管脚分配

信号名称	ZY NQ引脚名	ZY NQ引脚号	备注
PS_POR_B	PS_POR_B_500	D21	ZYNQ系统复位信号

电源

AC7Z100C核心板供电电压为DC5V，通过连接底板供电。板上的电源设计示意图如下图2-9-1所示:

图2-9-1原理图中电源接口部分

+5V通过DCDC电源芯片MYMGK1R820FRSR产生+1.0V的ZYNQ核心电源，+1.0V电源输出电流高达20A，远远满足ZYNQ的核心电压的电流需求。+5V电源再通过DCDC芯片ETA1471来产生MGTAVTT, +1.5V，+3.3V，+1.5V四路电源。通过DCDC芯片ETA8156产生MGTAVTT的电源，+3.3V通过一个LDO芯片SPX3819-1-8产生GTX的辅助电源+1.8V。PS部分和PL部分的DDR3的VTT和VREF电压由TPS51200来产生。另外通过2路SPX3819M5-3-3产生BANK12和BANK13的IO电源，用户可以通过更换LDO芯片，使得这两个BANK的IO输入输出为其它的电压标准。

各个电源分配的功能如下表所示：

电源	功能
+1.0V	ZYNQ PS和PL部分的内核电压
+1.8V	ZYNQ PS和PL部分辅助电压，BANK501，BANK35，eMMC
+3.3V	ZYNQ Bank0,Bank500，QSIP FLASH, Clock晶振
+1.5V	DDR3, ZYNQ Bank502, Bank33,Bank34
VCCIO12	ZYNQ Bank12
VCCIO13	ZYNQ Bank13
VREF, VTT（+0.75V）	PS DDR3，PL DDR3
MGTAVCC(+1.0V)	ZYNQ Bank111, Bank112
MGTAVTT(+1.2V)	ZYNQ Bank111, Bank112
MGTVCCAUX（+1.8V）	ZYNQ Bank111, Bank112

因为ZYNQ FPGA的电源有上电顺序的要求，在电路设计中，我们已经按照 芯片的电源要求设计，上电依次为+1.0V->+1.8V->（+1.5 V、+3.3V、VCCIO12，VCCIO13）的电路设计，保证芯片的正常工作。

结构图

正面图（Top View）

连接器管脚定义

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（J29~J32）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J29连接BANK10,BANK11的IO，J30连接GTX的收发器信号, J31连接JTAG和BANK35的IO（1.8V电平标准），J32连接PS的MIO，BANK11和BANK12的IO和+5V电源。

J29连接器的引脚分配

J 29管脚	信 号名称	ZY NQ引 脚号	J 29管脚	信号 名称	ZYNQ 引脚号
1	B11_L4_N	AJ24	2	B11_L1_N	AK25
3	B11_L4_P	AJ23	4	B11_L1_P	AJ25
5	GND		6	GND
7	B11_L3_P	AJ21	8	B11_L8_N	AG25
9	B11_L3_N	AK21	10	B11_L8_P	AG24
11	GND		12	GND
13	B11_L2_N	AK23	14	B11_L12_N	AF22
15	B11_L2_P	AK22	16	B11_L12_P	AE22
17	GND		18	GND
19	B11_L5_N	AH24	20	B11_L16_N	AK18
21	B11_L5_P	AH23	22	B11_L16_P	AK17
23	GND		24	GND
25	B11_L15_P	AJ20	26	B11_L6_N	AH22
27	B11_L15_N	AK20	28	B11_L6_P	AG22
29	GND		30	GND
31	B11_L13_N	AH21	32	B11_L17_N	AJ19
33	B11_L13_P	AG21	34	B11_L17_P	AH19
35	GND		36	GND
37	B11_L14_N	AG20	38	B11_L18_N	AG19
39	B11_L14_P	AF20	40	B11_L18_P	AF19
41	GND		42	GND
43	B11_L19_P	AB21	44	B11_L20_N	Y21
45	B11_L19_N	AB22	46	B11_L20_P	W21
47	GND		48	GND
49	B10_L13_P	AG17	50	B10_L17_P	AE18
51	B10_L13_N	AG16	52	B10_L17_N	AE17
53	GND		54	GND
55	B10_L2_P	AH18	56	B10_L15_P	AF18
57	B10_L2_N	AJ18	58	B10_L15_N	AF17
59	GND		60	GND
61	B10_L4_P	AJ16	62	B10_L6_P	AH17
63	B10_L4_N	AK16	64	B10_L6_N	AH16
65	GND		66	GND
67	B10_L16_P	AE16	68	B10_L24_N	AB16
69	B10_L16_N	AE15	70	B10_L24_P	AB17
71	GND		72	GND
73	B10_L20_P	AA15	74	B10_L5_N	AK15
75	B10_L20_N	AA14	76	B10_L5_P	AJ15
77	GND		78	GND
79	B10_L18_P	AD16	80	B10_L23_P	AC17
81	B10_L18_N	AD15	82	B10_L23_N	AC16
83	GND		84	GND
85	B10_L14_N	AG15	86	B10_L12_P	AF14
87	B10_L14_P	AF15	88	B10_L12_N	AG14
89	GND		90	GND
91	B10_L1_P	AK13	92	B10_L22_P	AB15
93	B10_L1_N	AK12	94	B10_L22_N	AB14
95	GND		96	GND
97	B10_L8_P	AH14	98	B10_L3_P	AJ14
99	B10_L8_N	AH13	100	B10_L3_N	AJ13
101	GND		102	GND
103	B10_L10_N	AH12	104	B10_L11_N	AF13
105	B10_L10_P	AG12	106	B10_L11_P	AE13
107	GND		108	GND
109	B10_L7_N	AF12	110	B10_L9_P	AD14
111	B10_L7_P	AE12	112	B10_L9_N	AD13
113	GND		114	GND
115	B10_L19_P	AC14	116	B10_L21_N	AC12
117	B10_L19_N	AC13	118	B10_L21_P	AB12
119	GND		120	GND

J30连接器的引脚分配

J30 管脚	信号名称	ZYN Q引脚 号	J3 0管脚	信号名称	ZY NQ引 脚号
1	BANK111_TX0_N	AB1	2	BANK111_RX0_N	AC3
3	BANK111_TX0_P	AB2	4	BANK111_RX0_P	AC4
5	GND		6	GND
7	BANK111_TX1_N	Y1	8	BANK111_RX1_N	AB5
9	BANK111_TX1_P	Y2	10	BANK111_RX1_P	AB6
11	GND		12	GND
13	BANK111_TX2_N	W3	14	BANK111_RX2_N	Y5
15	BANK111_TX2_P	W4	16	BANK111_RX2_P	Y6
17	GND		18	GND
19	BANK111_TX3_N	V1	20	BANK111_RX3_N	AA3
21	BANK111_TX3_P	V2	22	BANK111_RX3_P	AA4
23	GND		24	GND
25	B ANK111_CLK0_N	U7	26	B ANK111_CLK1_N	W7
27	B ANK111_CLK0_P	U8	28	B ANK111_CLK1_P	W8
29	GND		30	GND
31	BANK112_TX0_N	T1	32	BANK112_RX0_N	V5
33	BANK112_TX0_P	T2	34	BANK112_RX0_P	V6
35	GND		36	GND
37	BANK112_TX1_N	R3	38	BANK112_RX1_N	U3
39	BANK112_TX1_P	R4	40	BANK112_RX1_P	U4
41	GND		42	GND
43	BANK112_TX2_N	P1	44	BANK112_RX2_N	T5
45	BANK112_TX2_P	P2	46	BANK112_RX2_P	T6
47	GND		48	GND
49	BANK112_TX3_N	N3	50	BANK112_RX3_N	P5
51	BANK112_TX3_P	N4	52	BANK112_RX3_P	P6
53	GND		54	GND
55	B ANK112_CLK0_N	N7	56	B ANK112_CLK1_N	R7
57	B ANK112_CLK0_P	N8	58	B ANK112_CLK1_P	R8
59	GND		60	GND
61	BANK109_RX2_N	AG7	62	BANK110_RX0_N	AH5
63	BANK109_RX2_P	AG8	64	BANK110_RX0_P	AH6
65	GND		66	GND
67	BANK109_RX3_N	AE7	68	BANK110_TX0_N	AH1
69	BANK109_RX3_P	AE8	70	BANK110_TX0_P	AH2
71	GND		72	GND
73	BANK109_RX1_P	AJ8	74	BANK110_RX1_N	AG3
75	BANK109_RX1_N	AJ7	76	BANK110_RX1_P	AG4
77	GND		78	GND
79	BANK109_TX1_P	AK6	80	BANK110_TX1_N	AF1
81	BANK109_TX1_N	AK5	82	BANK110_TX1_P	AF2
83	GND		84	GND
85	BANK109_TX2_P	AJ4	86	BANK110_RX2_N	AF5
87	BANK109_TX2_N	AJ3	88	BANK110_RX2_P	AF6
89	GND		90	GND
91	BANK109_TX3_P	AK2	92	BANK110_TX2_N	AE3
93	BANK109_TX3_N	AK1	94	BANK110_TX2_P	AE4
95	GND	AA12	96	GND
97	BANK109_TX0_N	AK9	98	BANK110_RX3_N	AD5
99	BANK109_TX0_P	AK10	100	BANK110_RX3_P	AD6
101	GND		102	GND
103	BANK109_RX0_N	AH9	104	BANK110_TX3_N	AD1
105	BANK109_RX0_P	AH10	106	BANK110_TX3_P	AD2
107	GND		108	GND
109	B ANK109_CLK0_N	AD9	110	B ANK110_CLK0_N	AA7
111	B ANK109_CLK0_P	AD10	112	B ANK110_CLK0_P	AA8
113	GND		114	GND
115			116
117			118
119	GND	AA12	120	GND	AA12

J31连接器的引脚分配

J 31管脚	信 号名称	ZY NQ引 脚号	J 31管脚	信号 名称	ZYNQ 引脚号
1	FPGA_TCK	Y12	2	FPGA_TDI	P10
3	FPGA_TMS	V10	4	FPGA_TDO	Y10
5	GND		6	GND
7	B35_L2_P	J13	8	B35_L8_N	G14
9	B35_L2_N	H13	10	B35_L8_P	G15
11	GND		12	GND
13	B35_L9_P	G12	14	B35_L3_N	K13
15	B35_L9_N	F12	16	B35_L3_P	L13
17	GND		18	GND
19	B35_L22_N	B11	20	B35_L5_P	K15
21	B35_L22_P	C11	22	B35_L5_N	J15
23	GND		24	GND
25	B35_L20_N	B12	26	B35_L10_P	F13
27	B35_L20_P	C12	28	B35_L10_N	E12
29	GND		30	GND	AA12
31	B35_L19_N	C13	32	B35_L12_N	F14
33	B35_L19_P	C14	34	B35_L12_P	F15
35	GND		36	GND
37	B35_L24_N	A12	38	B35_L11_N	D13
39	B35_L24_P	A13	40	B35_L11_P	E13
41	GND		42	GND
43	B35_L4_N	H14	44	B35_L23_P	B14
45	B35_L4_P	J14	46	B35_L23_N	A14
47	GND		48	GND
49	B35_L1_N	L14	50	B35_L21_P	B15
51	B35_L1_P	L15	52	B35_L21_N	A15
53	GND		54	GND
55	B35_L16_N	C16	56	B35_L14_P	D15
57	B35_L16_P	D16	58	B35_L14_N	D14
59	GND		60	GND
61	B35_L18_N	A17	62	B35_L13_N	E15
63	B35_L18_P	B17	64	B35_L13_P	E16
65	GND		66	GND
67	B35_L15_N	E17	68	B35_L17_N	B16
69	B35_L15_P	F17	70	B35_L17_P	C17
71	GND		72	GND
73	B35_L7_N	G16	74	B12_L17_N	AG27
75	B35_L7_P	G17	76	B12_L17_P	AG26
77	GND		78	GND
79	B35_L6_N	H16	80	B12_L18_N	AF25
81	B35_L6_P	J16	82	B12_L18_P	AE25
83	GND		84	GND
85	B12_L6_N	AB26	86	B12_L10_N	AE26
87	B12_L6_P	AB25	88	B12_L10_P	AD25
89	GND		90	GND
91	B12_L11_N	AC27	92	B12_L13_N	AF28
93	B12_L11_P	AB27	94	B12_L13_P	AE28
95	GND		96	GND
97	B12_L12_N	AD28	98	B12_L16_N	AG30
99	B12_L12_P	AC28	100	B12_L16_P	AF30
101	GND		102	GND
103	B12_L9_N	AD29	104	B12_L22_N	AK28
105	B12_L9_P	AC29	106	B12_L22_P	AK27
107	GND		108	GND
109	B12_L14_N	AF27	110	B12_L20_N	AK30
111	B12_L14_P	AE27	112	B12_L20_P	AJ30
113	GND		114	GND
115	PS_POR_B		116	B12_L23_N	AH27
117	SYS_RESET		118	B12_L23_P	AH26
119	GND		120	GND

J32连接器的引脚分配

J 32管脚	信 号名称	ZY NQ引 脚号	J 32管脚	信号 名称	ZYNQ 引脚号
1	PS_MIO5	C24	2	PS_MIO17	K21
3	PS_MIO4	E23	4	PS_MIO18	K20
5	GND		6	GND
7	PS_MIO14	B22	8	PS_MIO19	J20
9	PS_MIO15	C22	10	PS_MIO20	M20
11	GND		12	GND
13	PS_MIO52	D19	14	PS_MIO16	L19
15	PS_MIO53	C18	16	PS_MIO21	J19
17	GND		18	GND
19	PS_MIO7	B24	20	PS_MIO26	M17
21			22	PS_MIO25	G19
23	GND		24	GND
25	PS_MIO40	B20	26	PS_MIO24	M19
27	PS_MIO41	J18	28	PS_MIO23	J21
29	GND		30	GND
31	PS_MIO42	D20	32	PS_MIO27	G20
33	PS_MIO43	E18	34	PS_MIO22	L20
35	GND		36	GND
37	PS_MIO44	E20	38	PS_MIO30	L18
39	PS_MIO45	H18	40	PS_MIO29	H22
41	GND		42	GND
43	B12_L2_N	AB30	44	PS_MIO36	H17
45	B12_L2_P	AB29	46	PS_MIO31	H21
47	GND		48	GND
49	B12_L4_N	AA29	50	PS_MIO32	K17
51	B12_L4_P	Y28	52	PS_MIO33	G22
53	GND		54	GND
55	B12_L19_P	AH28	56	PS_MIO34	K18
57	B12_L19_N	AH29	58	PS_MIO35	G21
59	GND		60	GND
61	B12_L3_P	Y26	62	PS_MIO28	L17
63	B12_L3_N	Y27	64	PS_MIO37	B21
65	GND		66	GND
67	B12_L5_P	AA27	68	PS_MIO38	A20
69	B12_L5_N	AA28	70	PS_MIO39	F18
71	GND		72	GND
73	B12_L8_N	AE30	74	B12_L21_P	AJ28
75	B12_L8_P	AD30	76	B12_L21_N	AJ29
77	GND		78	GND
79	B12_L15_N	AG29	80	B12_L7_N	AD26
81	B12_L15_P	AF29	82	B12_L7_P	AC26
83	GND		84	GND
85	B11_L23_N	AA23	86	B11_L11_P	AD23
87	B11_L23_P	AA22	88	B11_L11_N	AE23
89	GND		90	GND
91	B11_L21_N	Y23	92	B11_L9_P	AF23
93	B11_L21_P	Y22	94	B11_L9_N	AF24
95	GND		96	GND
97	B11_L22_N	AB24	98	B11_L10_N	AE21
99	B11_L22_P	AA24	100	B11_L10_P	AD21
101	GND		102	GND
103	B11_L7_P	AC24	104	B11_L24_P	AC22
105	B11_L7_N	AD24	106	B11_L24_N	AC23
107	+5V		108	+5V
109	+5V		110	+5V
111	+5V		112	+5V
113	+5V		114	+5V
115	+5V		116	+5V
117	+5V		118	+5V
119	+5V		120	+5V

扩展板

简介

通过前面的功能简介，我们可以了解到扩展板部分的功能

• 1路PCIEx8接口

• 4路光纤接口

• 2路10/100M/1000M以太网RJ-45接口

• 1路HDMI视频输出接口

• 1路HDMI视频输入接口

• 4路USB HOST接口

• 1路USB Uart通信接口

• 1路SD卡接口

• 1路40针扩展口

• JTAG调试接口

• 4个独立按键

• 4个用户LED灯

USB转串口

AX7Z100B扩展板上配备了一个Uart转USB接口，用于系统调试。转换芯片采用Silicon Labs CP2102GM的USB-UAR芯片, USB接口采用MINI USB接口，可以用一根USB线将它连接到上PC的USB口进行核心板的单独供电和串口数据通信 。

USB Uart电路设计的示意图如下图所示:

3-2-1 USB转串口示意图

下图为USB转串口的实物图

3-2-2 USB转串口实物图

USB转串口的ZYNQ引脚分配：

信号名称	ZY NQ引脚名	ZY NQ引脚号	备注
UART_RXD	PS_MIO14_500	B22	Uart数据输入
UART_TXD	PS_MIO15_500	C22	Uart数据输出

千兆以太网接口

AX7Z100B扩展板上有2路千兆以太网接口，其中1路以太网接口是连接的PS系统端，另外1路以太网接口是连接到PL的逻辑IO口上。连接到PL端的千兆以太网接口需要通过程序调用IP挂载到ZYNQ的AXI总线系统上。

以太网芯片采用景略半导体的工业级以太网GPHY芯片（JL2121-N040I）为用户提供网络通信服务。PS端的以太网PHY芯片是连接到ZYNQ的PS端BANK501的GPIO接口上。PL端的的以太网PHY芯片是连接到BANK35 的IO上。JL2121芯片支持10/100/1000 Mbps网络传输速率，通过RGMII接口跟Zynq7000系统的MAC层进行数据通信。JL2121D支持ＭDI/MDX自适应，各种速度自适应，Master/Slave自适应，支持MDIO总线进行PHY的寄存器管理。

JL2121上电会检测一些特定的IO的电平状态，从而确定自己的工作模式。表8-1 描述了GPHY芯片上电之后的默认设定信息。

配置Pin脚	说明	配置值
RXD3_ADR0 RXC_ADR1 RXCTL_ADR2	MDIO/MDC 模式的PHY地址	PHY Address 为 001
RXD1_TXDLY	TX时钟2ns延时	延时
RXD0_RXDLY	RX时钟2ns延时	延时

表3-3-1PHY芯片默认配置值

当网络连接到千兆以太网时，ZYNQ和PHY芯片JL2121的数据传输时通过RGMII总线通信，传输时钟为125Mhz，数据在时钟的上升沿和下降样采样。

当网络连接到百兆以太网时，ZYNQ和PHY芯片JL2121的数据传输时通过RMII总线通信，传输时钟为25Mhz。数据在时钟的上升沿和下降样采样。

图3-3-1为ZYNQ PS端1路以太网PHY芯片连接示意图:

　　　　　　　　　　　　　　　图3-3-1 ZYNQ PS系统与GPHY连接示意图

图3-3-2为ZYNQ PL端1路以太网PHY芯片连接示意图:

图3-3-2 ZYNQ PL端与GPHY连接示意图

PS端千兆以太网引脚分配如下：

信号名称	ZYNQ引脚名	ZYNQ引脚号	备注
PHY1_TXCK	PS_MIO16_501	L19	RGMII 发送时钟
PHY1_TXD0	PS_MIO17_501	K21	发送数据bit０
PHY1_TXD1	PS_MIO18_501	K20	发送数据bit1
PHY1_TXD2	PS_MIO19_501	J20	发送数据bit2
PHY1_TXD3	PS_MIO20_501	M20	发送数据bit3
PHY1_TXCTL	PS_MIO21_501	J19	发送使能信号
PHY1_RXCK	PS_MIO22_501	L20	RGMII接收时钟
PHY1_RXD0	PS_MIO23_501	J21	接收数据Bit0
PHY1_RXD1	PS_MIO24_501	M19	接收数据Bit1
PHY1_RXD2	PS_MIO25_501	G19	接收数据Bit2
PHY1_RXD3	PS_MIO26_501	M17	接收数据Bit3
PHY1_RXCTL	PS_MIO27_501	G20	接 收数据有效信号
PHY1_MDC	PS_MIO52_501	D19	MDIO管理时钟
PHY1_MDIO	PS_MIO53_501	C18	MDIO管理数据
PHY1_RESET	PS_MIO7_500	B24	复位信号

PL端千兆以太网引脚分配如下：

信号名称	ZYNQ引脚名	ZY NQ引脚号	备注
PHY2_TXCK	B35_L5_P	K15	RGMII 发送时钟
PHY2_TXD0	B35_L8_N	G14	发 送数据bit０
PHY2_TXD1	B35_L8_P	G15	发送数据bit1
PHY2_TXD2	B35_L3_N	K13	发送数据bit2
PHY2_TXD3	B35_L3_P	L13	发送数据bit3
PHY2_TXCTL	B35_L5_N	J15	发送使能信号
PHY2_RXCK	B35_L11_P	E13	R GMII接收时钟
PHY2_RXD0	B35_L12_P	F15	接收数据Bit0
PHY2_RXD1	B35_L12_N	F14	接收数据Bit1
PHY2_RXD2	B35_L10_N	E12	接收数据Bit2
PHY2_RXD3	B35_L10_P	F13	接收数据Bit3
PHY2_RXCTL	B35_L11_N	D13	接收 数据有效信号
PHY2_MDC	B35_L23_P	B14	MDIO管理时钟
PHY2_MDIO	B35_L23_N	A14	MDIO管理数据
PHY2_RESET	B35_L21_P	B15	复位信号

USB2.0 Host接口

AX7Z100B扩展板上有4个USB2.0 HOST接口，USB2.0收发器采用的是一个1.8V的，高速的支持ULPI标准接口的USB3320C-EZK芯片，再通过一个USB HUB芯片USB2514扩展出4路USB HOST接口。ZYNQ的USB总线接口和USB3320C-EZK收发器相连接，实现高速的USB2.0 Host模式的数据通信。USB3320C的USB的数据和控制信号连接到ZYNQ芯片PS端的BANK501的IO口上，USB接口差分信号(DP/DM)连接到USB2514芯片扩展出4个USB接口。2个24MHz的晶振为分别为USB3320C和USB2514芯片提供时钟。

4个USB接口为扁型USB接口(USB Type A)，方便用户同时连接不同的USB Slave外设(比如USB鼠标和USB键盘），每个USB接口提供了+5V的电源。

ZYNQ处理器和USB3320C-EZK芯片及USB2514芯片连接的示意图如3-4-1所示：

图3-4-1 Zynq7000和USB芯片间连接示意图

USB2.0引脚分配：

信号名称	ZY NQ引脚名	ZY NQ引脚号	备注
OTG_DATA4	PS_MIO28_501	L17	USB数据Bit4
OTG_DIR	PS_MIO29_501	H22	USB数据方向信号
OTG_STP	PS_MIO30_501	L18	USB停止信号
OTG_NXT	PS_MIO31_501	H21	USB下一数据信号
OTG_DATA0	PS_MIO32_501	K17	USB数据Bit0
OTG_DATA1	PS_MIO33_501	G22	USB数据Bit1
OTG_DATA2	PS_MIO34_501	K18	USB数据Bit2
OTG_DATA3	PS_MIO35_501	G21	USB数据Bit3
OTG_CLK	PS_MIO36_501	H17	USB时钟信号
OTG_DATA5	PS_MIO37_501	B21	USB数据Bit5
OTG_DATA6	PS_MIO38_501	A20	USB数据Bit6
OTG_DATA7	PS_MIO39_501	F18	USB数据Bit7
OTG_RESETN	PS_MIO7_500	B24	USB复位信号

HDMI输出接口

HDMI输出接口的实现，是选用ANALOG DEVICE公司的ADV7511 HDMI（DVI）编码芯片，最高支持1080P@60Hz输出，支持3D输出。

其中，ADV7511的视频数字接口，音频数字接口和I2C配置接口和ZYNQ7000 PL部分的BANK35 IO相连，ZYNQ7000系统通过I2C管脚来对ADV7511进行初始化和控制操作。ADV7511芯片和ZYNQ7000的硬件连接示意图如下图3-5-1所示：

图3-5-1 HDMI输出接口设计原理图

ZYNQ的引脚分配：

信号名称	ZYNQ引脚名	ZY NQ 引脚 号	备注
HDMI_CLK	B35_L4_N	H14	HDMI视频信号时钟
HDMI_HSYNC	B35_L2_P	J13	H DMI视频信号行同步
HDMI_VSYNC	B35_L2_N	H13	H DMI视频信号列同步
HDMI_DE	B35_L9_P	G12	HDMI视频信号有效
HDMI_D0	B35_L9_N	F12	HDMI视频信号数据0
HDMI_D1	B35_L22_N	B11	HDMI视频信号数据1
HDMI_D2	B35_L22_P	C11	HDMI视频信号数据2
HDMI_D3	B35_L20_N	B12	HDMI视频信号数据3
HDMI_D4	B35_L20_P	C12	HDMI视频信号数据4
HDMI_D5	B35_L19_N	C13	HDMI视频信号数据5
HDMI_D6	B35_L19_P	C14	HDMI视频信号数据6
HDMI_D7	B35_L24_N	A12	HDMI视频信号数据7
HDMI_D8	B35_L24_P	A13	HDMI视频信号数据8
HDMI_D9	B35_L4_P	J14	HDMI视频信号数据9
HDMI_D10	B35_L1_N	L14	H DMI视频信号数据10
HDMI_D11	B35_L1_P	L15	H DMI视频信号数据11
HDMI_D12	B35_L16_N	C16	H DMI视频信号数据12
HDMI_D13	B35_L16_P	D16	H DMI视频信号数据13
HDMI_D14	B35_L18_N	A17	H DMI视频信号数据14
HDMI_D15	B35_L18_P	B17	H DMI视频信号数据15
HDMI_D16	B35_L15_N	E17	H DMI视频信号数据16
HDMI_D17	B35_L15_P	F17	H DMI视频信号数据17
HDMI_D18	B35_L7_N	G16	H DMI视频信号数据18
HDMI_D19	B35_L7_P	G17	H DMI视频信号数据19
HDMI_D20	B35_L6_N	H16	H DMI视频信号数据20
HDMI_D21	B35_L6_P	J16	H DMI视频信号数据21
HDMI_D22	B35_L17_P	C17	H DMI视频信号数据22
HDMI_D23	B35_L17_N	B16	H DMI视频信号数据23
HDMI_INT	B35_L21_N	A15	HDMI中断信号
HDMI_SCL	B35_L13_N	E15	HDMI IIC控制时钟
HDMI _SDA	B35_L13_P	E16	HDMI IIC控制数据

HDMI输入接口

HDMI输入接口我们采用了Silion Image公司的SIL9011/ SIL9013HDMI解码芯片，最高支持1080P@60Hz输入，支持不同格式的数据输出。；

其中，SIL9011/ SIL9013的IIC配置接口也与FPGA的BANK13的IO相连，ZYNQ通过I2C总线的编程来对SIL9013进行初始化和控制操作，HDMI输入接口的硬件连接如图3-6-1所示。

图3-6-1 HDMI 输入原理图

ZYNQ的引脚分配：

信号名称	ZY NQ引脚名	ZY NQ引脚号	备注
9013_nRESET	B11_L19_P	AB21	9013复位信号
9013_CLK	B11_L11_P	AD23	9013视频信号时钟
9013_HS	B11_L10_N	AE21	9013视频信号行同步
9013_VS	B11_L10_P	AD21	9013视频信号列同步
9013_DE	B11_L9_N	AF24	9013视频信号有效
9013_D[0]	B11_L9_P	AF23	9013视频信号数据0
9013_D[1]	B11_L11_N	AE23	9013视频信号数据1
9013_D[2]	B11_L7_N	AD24	9013视频信号数据2
9013_D[3]	B11_L7_P	AC24	9013视频信号数据3
9013_D[4]	B11_L22_P	AA24	9013视频信号数据4
9013_D[5]	B11_L22_N	AB24	9013视频信号数据5
9013_D[6]	B11_L21_P	Y22	9013视频信号数据6
9013_D[7]	B11_L21_N	Y23	9013视频信号数据7
9013_D[8]	B11_L23_P	AA22	9013视频信号数据8
9013_D[9]	B11_L23_N	AA23	9013视频信号数据9
9013_D[10]	B11_L4_N	AJ24	9013视频信号数据10
9013_D[11]	B11_L4_P	AJ23	9013视频信号数据11
9013_D[12]	B11_L3_P	AJ21	9013视频信号数据12
9013_D[13]	B11_L3_N	AK21	9013视频信号数据13
9013_D[14]	B11_L2_N	AK23	9013视频信号数据14
9013_D[15]	B11_L2_P	AK22	9013视频信号数据15
9013_D[16]	B11_L5_N	AH24	9013视频信号数据16
9013_D[17]	B11_L5_P	AH23	9013视频信号数据17
9013_D[18]	B11_L15_P	AJ20	9013视频信号数据18
9013_D[19]	B11_L15_N	AK20	9013视频信号数据19
9013_D[20]	B11_L13_N	AH21	9013视频信号数据20
9013_D[21]	B11_L13_P	AG21	9013视频信号数据21
9013_D[22]	B11_L14_N	AG20	9013视频信号数据22
9013_D[23]	B11_L14_P	AF20	9013视频信号数据23
9013_SCL	B11_L24_N	AC23	9013 IIC控制时钟
9013 _SDA	B11_L24_P	AC22	9013 IIC控制数据

光纤接口

AX7Z100B扩展板上有4路光纤接口，用户可以购买SFP光模块(市场上1.25G，2.5G，10G光模块）插入到这4个光纤接口中进行光纤数据通信。4路光纤接口分别跟ZYNQ的BANK110的GTX收发器的2路RX/TX相连接，TX信号和RX信号都是以差分信号方式通过隔直电容连接ZYNQ和光模块，每路TX发送和RX接收数据速率高达10Gb/s。BANK110的GTX收发器的参考时钟由核心板的125M差分时钟提供。

FPGA和光纤设计示意图如下图3-7-1所示:

图3-7-1光纤设计示意图

4路光纤接口ZYNQ引脚分配如下：

信号名称	ZY NQ引脚名	ZY NQ引脚号	备注
SFP1_TX_P	BANK110_TX3_P	AD2	光模块1数据发送正
SFP1_TX_N	BANK110_TX3_N	AD1	光模块1数据发送负
SFP1_RX_P	BANK110_RX3_P	AD6	光模块1数据接收正
SFP1_RX_N	BANK110_RX3_N	AD5	光模块1数据接收负
SFP2_TX_P	BANK110_TX2_P	AE4	光模块2数据发送正
SFP2_TX_N	BANK110_TX2_N	AE3	光模块2数据发送负
SFP2_RX_P	BANK110_RX2_P	AF6	光模块2数据接收正
SFP2_RX_N	BANK110_RX2_N	AF5	光模块2数据接收负
SFP3_TX_P	BANK110_TX1_P	AF2	光模块3数据发送正
SFP3_TX_N	BANK110_TX1_N	AF1	光模块3数据发送负
SFP3_RX_P	BANK110_RX1_P	AG4	光模块3数据接收正
SFP3_RX_N	BANK110_RX1_N	AG3	光模块3数据接收负
SFP4_TX_P	BANK110_TX0_P	AH2	光模块4数据发送正
SFP4_TX_N	BANK110_TX0_N	AH1	光模块4数据发送负
SFP4_RX_P	BANK110_RX0_P	AH6	光模块4数据接收正
SFP4_RX_N	BANK110_RX0_N	AH5	光模块4数据接收负
SFP12_TX_DIS	B10_L17_P	AE18	光模 块12光发射禁止，高有效
SFP34_TX_DIS	B10_L17_N	AE17	光模 块34光发射禁止，高有效

PCIe插槽

AX7Z100B扩展板上有一个PCIe x8的接口， 8对收发器连接到PCIEx8的金手指上，能实现PCIEex8,PCIEex4, PCIex2, PCIex1的数据通信。

PCIe接口的收发信号直接跟ZYNQ BANK111, BANK112的GTX收发器相连接，8路TX信号和RX信号都是以差分信号方式连接到ZYNQ的收发器上，单通道通信速率可高达5G bit带宽。

开发板的PCIe接口的设计示意图如下图3-8-1所示,其中TX发送信号用AC耦合模式连接。

图3-8-1 PCIe插槽设计示意图

PCIe x8接口ZYNQ引脚分配如下：

信号名称	ZYNQ引脚名	ZY NQ引脚号	备注
PCIE_RX0_P	BANK112_RX3_P	P6	PCIE通道0数据接收正
PCIE_RX0_N	BANK112_RX3_N	P5	PCIE通道0数据接收负
PCIE_RX1_P	BANK112_RX2_P	T6	PCIE通道1数据接收正
PCIE_RX1_N	BANK112_RX2_N	T5	PCIE通道1数据接收负
PCIE_RX2_P	BANK112_RX1_P	U4	PCIE通道2数据接收正
PCIE_RX2_N	BANK112_RX1_N	U3	PCIE通道2数据接收负
PCIE_RX3_P	BANK112_RX0_P	V6	PCIE通道3数据接收正
PCIE_RX3_N	BANK112_RX0_N	V5	PCIE通道3数据接收负
PCIE_RX4_P	BANK111_RX3_P	AA4	PCIE通道4数据接收正
PCIE_RX4_N	BANK111_RX3_N	AA3	PCIE通道4数据接收负
PCIE_RX5_P	BANK111_RX2_P	Y6	PCIE通道5数据接收正
PCIE_RX5_N	BANK111_RX2_N	Y5	PCIE通道5数据接收负
PCIE_RX6_P	BANK111_RX1_P	AB6	PCIE通道6数据接收正
PCIE_RX6_N	BANK111_RX1_N	AB5	PCIE通道6数据接收负
PCIE_RX7_P	BANK111_RX0_P	AC4	PCIE通道7数据接收正
PCIE_RX7_N	BANK111_RX0_N	AC3	PCIE通道7数据接收负
PCIE_TX0_P	BANK112_TX3_P	N4	PCIE通道0数据发送正
PCIE_TX0_N	BANK112_TX3_N	N3	PCIE通道0数据发送负
PCIE_TX1_P	BANK112_TX2_P	P2	PCIE通道1数据发送正
PCIE_TX1_N	BANK112_TX2_N	P1	PCIE通道1数据发送负
PCIE_TX2_P	BANK112_TX1_P	R4	PCIE通道2数据发送正
PCIE_TX2_N	BANK112_TX1_N	R3	PCIE通道2数据发送负
PCIE_TX3_P	BANK112_TX0_P	T2	PCIE通道3数据发送正
PCIE_TX3_N	BANK112_TX0_N	T1	PCIE通道3数据发送负
PCIE_TX4_P	BANK111_TX3_P	V2	PCIE通道4数据发送正
PCIE_TX4_N	BANK111_TX3_N	V1	PCIE通道4数据发送负
PCIE_TX5_P	BANK111_TX2_P	W4	PCIE通道5数据发送正
PCIE_TX5_N	BANK111_TX2_N	W3	PCIE通道5数据发送负
PCIE_TX6_P	BANK111_TX1_P	Y2	PCIE通道6数据发送正
PCIE_TX6_N	BANK111_TX1_N	Y1	PCIE通道6数据发送负
PCIE_TX7_P	BANK111_TX0_P	AB2	PCIE通道7数据发送正
PCIE_TX7_N	BANK111_TX0_N	AB1	PCIE通道7数据发送负
PCIE_CLK_P	BANK112_CLK0_P	N8	PCIE通道参考时钟正
PCIE_CLK_N	BANK112_CLK0_N	N7	PCIE通道参考时钟负
PCIE_PERST	B11_L19_N	AB22	PCIE板卡的复位信号

SD卡槽

AX7Z100B底板包含了一个Micro型的SD卡接口，以提供用户访问SD卡存储器，用于存储ZYNQ芯片的BOOT程序，Linux操作系统内核, 文件系统以及其它的用户数据文件。

SDIO信号与ZYNQ的PS BANK501的IO信号相连，因为该BANK的VCCIO设置为1.8V，但SD卡的数据电平为3.3V, 我们这里通过TXS02612电平转换器来连接。Zynq7000 PS和SD卡连接器的原理图如图3-9-1所示。

图3-9-1 SD卡连接示意图

SD卡槽引脚分配

信号名称	ZY NQ引脚名	ZY NQ引脚号	备注
SD_CLK	PS_MIO40	B20	SD时钟信号
SD_CMD	PS_MIO41	J18	SD命令信号
SD_D0	PS_MIO42	D20	SD数据Data0
SD_D1	PS_MIO43	E18	SD数据Data1
SD_D2	PS_MIO44	E20	SD数据Data2
SD_D3	PS_MIO45	H18	SD数据Data3

40针扩展口

底板预留了1个2.54mm标准间距的40针的扩展口J33，用于连接黑金的各个模块或者用户自己设计的外面电路，扩展口有40个信号，其中，5V电源1路，3.3V电源2路，地3路，IO口34路。扩展口的IO连接的ZYNQ芯片BANK10的IO上，默认为3.3V，切勿直接跟外面的5V设备连接，以免烧坏ZYNQ7000芯片。如果要接5V设备，需要接电平转换芯片。

扩展口(J33)的电路如下图3-10-1所示

图3-10-1扩展口J33原理图

J33扩展口ZYNQ的引脚分配如下：

J 33管脚	信 号名称	ZY NQ引 脚号	J 33管脚	信号 名称	ZYNQ 引脚号
1	GND		2	+5V
3	IO1_1N	AC13	4	IO1_1P	AC14
5	IO1_2N	AB12	6	IO1_2P	AC12
7	IO1_3N	AE12	8	IO1_3P	AF12
9	IO1_4N	AD13	10	IO1_4P	AD14
11	IO1_5N	AG12	12	IO1_5P	AH12
13	IO1_6N	AE13	14	IO1_6P	AF13
15	IO1_7N	AH13	16	IO1_7P	AH14
17	IO1_8N	AJ13	18	IO1_8P	AJ14
19	IO1_9N	AK12	20	IO1_9P	AK13
21	IO1_10N	AB14	22	IO1_10P	AB15
23	IO1_11N	AF15	24	IO1_11P	AG15
25	IO1_12N	AG14	26	IO1_12P	AF14
27	IO1_13N	AD15	28	IO1_13P	AD16
29	IO1_14N	AC16	30	IO1_14P	AC17
31	IO1_15N	AA14	32	IO1_15P	AA15
33	IO1_16N	AJ15	34	IO1_16P	AK15
35	IO1_17N	AB17	36	IO1_17P	AB16
37	GND		38	GND
39	+3.3V		40	+3.3V

LED灯

AX7Z100B底板上有7个发光二极管LED, 1个电源指示灯； 2个串口通信指示灯， 4个PL控制指示灯。当开发板上电后电源指示灯会亮起；4个LED灯连接到PL的IO上，用户可以通过程序来控制亮和灭，当连接用户LED灯的IO电压为低时，用户LED灯熄灭，当连接IO电压为高时，用户LED会被点亮。用户LED灯硬件连接的示意图如图3-11-1所示：

图3-11-1用户LED灯硬件连接示意图

用户LED灯的引脚分配

信号名称	ZYNQ引脚名	ZY NQ管脚号	备注
PL_LED1	B10_L4_P	AJ16	用户PL LED1灯
PL_LED2	B10_L4_N	AK16	用户PL LED2灯
PL_LED3	B10_L16_P	AE16	用户PL LED3灯
PL_LED4	B10_L16_N	AE15	用户PL LED4灯

复位按键和用户按键

AX7Z100B底板上有1个复位按键RESET和4个用户按键。复位信号连接到核心板的复位芯片输入，用户可以使用这个复位按键来复位ZYNQ系统，另外4个按键是连接到PL的IO上。复位按键和用户按键都是低电平有效，复位按键和用户按键的连接示意图如图3-12-1所示：

图3-12-1 复位按键连接示意图

按键的ZYNQ管脚分配

信号名称	ZYNQ引脚名	ZY NQ引脚号	备注
PL_KEY1	B10_L15_P	AF18	PL按键1输入
PL_KEY2	B10_L15_N	AF17	PL按键2输入
PL_KEY3	B10_L6_P	AH17	PL按键3输入
PL_KEY4	B10_L6_N	AH16	PL按键4输入

JTAG调试口

在AX7Z100B底板上预留了一个JTAG接口，用于下载ZYNQ程序或者固化程序到FLASH。为了带电插拔造成对ZYNQ芯片的损坏，我们在JTAG信号上添加了保护二极管来保证信号的电压在FPGA接受的范围，避免ZYNQ芯片的损坏。

图3-13-1 原理图中JTAG接口部分

下图为扩展板上JTAG接口实物图，用户可以通过我们提供的USB下载器连接PC和JTAG接口进行ZYNQ的系统调试 JTAG线插拔的时候注意不要热插拔。

拨码开关配置

开发板上有一个2位的拨码开关SW1用来配置ZYNQ系统的启动模式。AX7Z100B系统开发平台支持三种启动模式。这三种启动模式分别是JTAG调试模式, QSPI FLASH和SD卡启动模式。XC7Z0100芯片上电后会检测响应MIO口（MIO5和MIO4）的电平来决定那种启动模式。用户可以通过核心板上的拨码开关SW1来选择不同的启动模式。SW1启动模式配置如下表3-14-1所示。

SW1	拨码 位置（1，2）	M IO5,MIO4电平	启动模式
	ON、ON	0、0	JTAG
	OFF、OFF	1、1	SD卡
	OFF、ON	1、0	QSPI FLASH

表3-14-1 SW1启动模式配置

电源

开发板的电源输入电压为DC12V，可以通过PCIE插槽或者外接+12V电源给板子供电。外接电源供电时请使用开发板自带的电源,不要用其他规格的电源，以免损坏开发板。底板上通过1路DC/DC电源芯片ETA8156FT2G和2路DC/DC电源芯片ETA1471FT2G转换成+5V， +3.3V和1.8V三路电源。因为+5V电源通过板间连接器给核心板供电，所以DCDC电源的电流输出为6A，其它2路电源电流输出为3A。

板上的电源设计示意图如下图3-15-1所示:

图3-15-1原理图中电源接口部分

各个电源分配的功能如下表所示：

电源	功能
+5.0V	核心板供电电源
+1.8V	以太网，HDMI，USB
+3.3V	以太网，HDMI，USB，SD，光纤，PCIE

风扇

因为ZYNQ7100正常工作时会产生大量的热量，我们在板上为芯片增加了一个散热片和风扇，防止芯片过热。风扇的控制由ZYNQ芯片来控制，控制管脚连接到BANK10的IO上，如果IO电平输出为低，MOSFET管导通，风扇工作，如果IO电平输出为高，风扇停止。板上的风扇设计图如下图3-16-1所示:

图3-16-1 开发板原理图中风扇设计

风扇出厂前已经用螺丝固定在开发板上，风扇的电源连接到了J25的插座上，红色的为正极，黑色的为负极。

风扇控制的引脚分配

信号名称	ZYNQ引脚名	Z YNQ管脚号	备注
FAN_PWM	IO_L13N_T2_MRCC_10	AG16	风扇控制

结构尺寸图

图3-17-1正面图（Top View）