手机网站触摸版,咨询公司怎么注册,北京网络运营推广团队,二手书哪个网站做的好Xilinx 7系列FPGA的外围电路接法涉及到多个方面#xff0c;包括电源引脚、时钟输入引脚、FPGA配置引脚、JTAG调试引脚#xff0c;以及其他辅助引脚。
本文参考资料#xff1a; ds180 - 7 Series FPGAs Data Sheet - Overview ds181 - Artix 7 FPGAs Data Sheet - DC and AC…Xilinx 7系列FPGA的外围电路接法涉及到多个方面包括电源引脚、时钟输入引脚、FPGA配置引脚、JTAG调试引脚以及其他辅助引脚。
本文参考资料 ds180 - 7 Series FPGAs Data Sheet - Overview ds181 - Artix 7 FPGAs Data Sheet - DC and AC Switching Characteristics ug470 - User Guide - 7 Series FPGAs Configuration ug472 - User Guide - 7 Series FPGAs Clocking Resources ug480 - User Guide - 7 Series FPGAs XADC Dual 12-Bit 1 MSPS Analog-to-Digital Converter ug475 - Product Specification - 7 Series FPGAs Packaging and Pinout xapp1084 - Developing Tamper Resistant Designs with Xilinx Virtex-6 and 7 Series FPGAs xapp586 - Using SPI Flash with 7 Series FPGAs
专用配置BankBank0包含如下引脚 当使用SPIx4模式时参考的连接图如下 M0_0, M1_0, M2_0 Configuration mode selection M[2:0] determine the configuration mode. Connect each mode pin either directly, or via a ≤ 1kΩ resistor, to VCCO_0 or GND. 配置模式选择脚。根据设计的配置模式可通过小电阻或直接接至VCCO_0或GND。内部有上拉电阻因此默认设置为Slave Serial模式M[2:0]111 通常的FPGA开发板均使用了Master SPI模式外挂一颗SPI接口的NOR Flash芯片。
具体选项如下 其他模式的用法可参阅ug470本文仅介绍Master SPI模式即外挂SPI NOR Flash的用法
M[2:0]000 Master Serial模式 M[2:0]001 Master SPI模式具体的x1, x2, x4由存储在SPI Flash内的详细配置信息决定 M[2:0]010 Master BPI模式 M[2:0]011 未定义 M[2:0]100 Master SelectMAP模式 M[2:0]101 仅JTAG模式 M[2:0]110 Slave SelectMAP模式 M[2:0]111 Slave Serial模式 TDO_0, TCK_0, TMS_0, TDI_0
JTAG引脚。可以外接JTAG调试器可以通过JTAG接口进行FPGA配置或进行SPI间接烧录。 这四个引脚可以直接引出输入端口已经内置上拉。
例如最常用的是基于FTDI的FT232HL芯片的jtag-smt2-nc兼容版方案。
常见的两种JTAG插座的线序分别如下 有凸起的是插座有缺口的是插座均为正视图
2x5简牛JTAG座2.0mm或2.54mm间距的都常见Altera的CPLD/FPGA板子也常用这个线序 2x7简牛JTAG座常见2.0mm间距的
注这里的VREF脚需要连接至VCCO_0。该脚将会连接到JTAG调试器上的电平转换芯片上为电平转换芯片提供FPGA端的IO电平参考 CFGBVS_0 The configuration banks voltage select pin (CFGBVS) must be set to a High (VCCO_0) or Low (GND) to set the configuration and JTAG I/O in banks 0, 14, and 15 for 3.3V/2.5V or 1.8V/1.5V operation, respectively. When CFGBVS is set to Low for 1.8V/1.5V I/O operation, the VCCO_0 supply and I/O signals to bank 0 must be 1.8V (or lower) to avoid device damage. If CFGBVS is Low, then any I/O pins used for configuration in banks 14 and 15 must also be powered and operated at 1.8V or 1.5V. Bank0、14、15上的专用/复用配置I/O工作在3.3V/2.5V时CFGBVS_0需要拉高接VCCO_0。
Bank0、14、15上的专用/复用配置I/O工作在1.8V/1.5V时CFGBVS_0需要拉低接GND。 D00_MOSI, D01_DIN, D02, D03, FCS_B, CCLK_0 FCS_B: Active-Low chip select output that enables SPI or BPI flash devices for configuration. For SPI and BPI modes: Connect the FPGAFCS_B to the flash device chip-select input and connect to an external ≤ 4.7kΩ pull-up resistor to VCCO_14. 配置模式为Master SPI x4模式时用于外接SPI Flash的引脚。
以winbond的SPI NOR Flash型号如W25Q32, W25Q128, W25Q256等为例则将这六个引脚依次连接至IO0, IO1, IO2, IO3, CS, CLK。 其中D00_MOSI, D01_DIN, D02, D03, FCS_B属于FPGA的Bank 14而CCLK_0属于Bank 0因此Master SPI模式下应确保Bank14与Bank0采用相同的IO供电电压。 推荐设计要求在IO2, IO3, CS这三个脚加了上拉电阻。不确定是否必须要加。 为了避免CLK引脚走线的寄生电感引起CLK线的振铃导致时钟错乱建议在CLK走线上串联一个小电阻10~30Ω。 注意Bank14有一个名为DOUT的引脚该脚并不是用于连接SPI Flash的引脚应当与MOSI区别开切勿混淆 关于SPI Flash容量的选取ug470文档中给出了表格“Bitstream Length”列出了全部7系列FPGA的SPI Flash最大容量需求。芯片规模越大可能生成的最大Bitstram越大需要的Flash容量也会越大。 常见FPGA型号的Flash容量要求如下选用的Flash芯片可大于该容量但如果小于该容量则会有容量不足的风险 7S158Mb 7A35T32Mb 7A100T32Mb 7A200T128Mb 7K70T32Mb 7K325T128Mb 7K410T128Mb PUDC_B Active-Low PUDC_B input enables internal pull-up resistors on the SelectIO pins after power-up and during configuration. When PUDC_B is Low, internal pull-up resistors are enabled on each SelectIO pin. When PUDC_B is High, internal pull-up resistors are disabled on each SelectIO pin. PUDC_B must be tied either directly or via a 1 kΩ or less resistor to VCCO_14 or GND. When PUDC_B is tied to GND, the activation of internal pull-ups during power-on depends on the power sequence because the PUDC_B control signal is forwarded through an input buffer in bank 14 and internal paths to the enables of internal pull-ups at applicable pins in their respective I/O banks. An external pull-up resistor is recommended between a pin and the pin’s VCCO power supply when it is critical for the pin to be pulled High immediately as the pin’s VCCO power ramps up. 控制全部普通FPGA IO与配置无关的IO在上电配置阶段的状态。配置完成后IO状态由bitstream里的设定控制 如果拉低芯片在上电配置阶段所有IO将处于内部弱上拉状态。 如果拉低芯片在上电配置阶段所有IO将处于高阻状态。 该引脚位于Bank14要求不能悬空但是大多数开发板均未将该脚合理连接。
EMCCLK
当bitstream被配置为使用外部时钟时BITSTREAM.CONFIG.EXTMASTERCCLK_EN该引脚用于输入一个不高于100MHz的外部时钟。外部时钟可以提供更加准确的时钟频率从而允许使用更快地SPI配置时钟。内部时钟的误差标称值为±50%因此SPI频率最高可能达到设定值的150%有可能超出SPI Flash的最大频率。为确保可靠地完成配置需要计算确定较低的SPI配置频率在bitstram中设定。SPI初始化阶段的配置时钟频率为3MHz较为保守。 如未设置BITSTREAM.CONFIG.EXTMASTERCCLK_EN则该引脚在配置阶段不会被使用 该引脚位于Bank14。 PROGRAM_B_0 Active-Low reset to configuration logic. When PROGRAM_B is pulsed Low, the FPGA configuration is cleared and a new configuration sequence is initiated. Configuration reset initiated upon falling edge, and configuration (i.e. programming) sequence begins upon the following rising edge. Connect PROGRAM_B to an external ≤ 4.7kΩ pull-up resistor to VCCO_0 to ensure a stable High input, and recommend push-button to GND to enable manual configuration reset. Holding PROGRAM_B Low from power-on does not keep the FPGA configuration in reset. Instead, use INIT_B to delay the power-on configuration sequence. FPGA配置逻辑的异步复位引脚低电平有效。常用做FPGA开发板的复位按键下降沿将会清除FPGA内的现有配置上升沿将开始新的配置。外部配置器件重新载入配置信息。如不使用可接高至VCCO_0。如使用可接一个上拉电阻到VCCO_0并接一个按钮到GND。 一个例外是上电保持该引脚低电平并不会使FPGA保持复位状态而是仍会完成配置。上电后再操作该引脚才有用。如需在上电时保持FPGA未配置需通过INIT_B引脚实现。
DONE_0 DONE indicates successful completion of configuration (active High) FPGA成功完成配置后将输出高电平。如有任何错误将会保持低电平。常用于外接一个指示灯指示FPGA已完成配置。 这是一个内置10k上拉电阻的开漏输出口因此如需外接的LED指示灯产生足够的亮度需要外加强上拉电阻。
INIT_B_0 Active-Low FPGA initialization pin or configuration error signal. The FPGA drives this pin Low when the FPGA is in a configuration reset state, when the FPGA is initializing (clearing) its configuration memory, or when the FPGA has detected a configuration error. Upon completing the FPGA initialization process, INIT_B is released to high-Z at which time an external resistor is expected to pull INIT_B High. INIT_B can externally be held Low during power-up to stall the power-on configuration sequence at the end of the initialization process. When a High is detected at the INIT_B input after the initialization process, the FPGA proceeds with the remainder of the configuration sequence dictated by the M[2:0] pin settings. Connect INIT_B to a ≤ 4.7 kΩ pull-up resistor to VCCO_0 to ensure clean Low-to-High transitions. 配置错误信号上电初始化阶段用做开漏输出初始化控制脚上电初始化完成后用做高阻输入 当FPGA处于配置复位状态、FPGA初始化清除其配置内存或FPGA检测到配置错误时FPGA将驱动该引脚为低电平。 如外部将该引脚拉低则会在在上电初始化完成后暂停FPGA配置直至检测到高电平。 需要外接一个上拉电阻到VCCO_0以确保初始化后可以自动开始配置。也可外接RC延时网络或按钮、拨码开关等器件延迟或暂停FPGA配置流程。
DXP_0, DXN_0 Temperature-sensing diode pins (Anode: DXP; Cathode: DXN). The thermal diode is accessed by using the DXP and DXN pins in bank 0. When not used, tie to GND. To use the thermal diode an appropriate external thermal monitoring IC must be added. Consult the external thermal monitoring IC data sheet for usage guidelines. The recommended temperature monitoring solution for 7series FPGAs uses the temperature sensor in the XADC block. 这些引脚用于访问FPGA内部的热二极管以便进行温度监测。可以搭配MAX6628等芯片从FPGA外部监控其温度。如不使用可接地。
VCCBATT_0 VCCBATT is the battery backup supply for the FPGA’s internal volatile memory that stores the key for the AES decryptor. For encrypted bitstreams that require the decryptor key from the volatile key memory area, connect this pin to a battery to preserve the key when the FPGA is unpowered. If there is no requirement to use the decryptor key from the volatile key storage area, connect this pin to GND or VCCAUX. The pin name includes the “_0” bank designation but it is not an I/O and not affected by VCCO_0. 当使用加密bitstream时可将bitstream的AES密钥存储在Decryptor key memory区域中另一种方法是永久存储密钥至FPGA片内的eFuse该方法无需电池更多信息可参阅应用笔记xapp1084。该引脚可接一个1.89V以下电压的电池也就是1.5V或1.55V纽扣电池确保AES密钥数据完整。一旦VCCBATT_0掉电外部SPI Flash里的加密bitstream将再也无法被FPGA芯片加载有效地确保了FPGA设计资料不被窃取。 该引脚最大电流仅为150nA一颗160mAh的LR44氧化银纽扣电池可供其使用长达125年电池的使用寿命通常没这么久。 如不使用该特性可接至VCCAUX1.8V或GND。 GNDADC_0, VCCADC_0 XADC analog supply voltage XADC模块的电源。要求接至1.8V电源建议通过滤波网络连接至VCCAUX电源以取得更好的ADC性能。 超过2.0V将会损坏芯片。 VREFN_0, VREFP_0 1.25V reference input XADC模块的1.25基准电压输入。如有高精度测量需求精度±0.2%可外接高精度1.25V电压基准芯片。否则可全部接GND此时XADC模块将会启用内部基准源精度±1%。关于XADC模块的详情可参阅ug480。 VN_0, VP_0
片内XADC的一对差分输入通道。这两个引脚是专用的XADC输入通道在Bank15和Bank35还有很多与IO共享的XADC输入通道。 每个XADC输入通道在差分模式下使用要求0VVn1.0V且0VVp1.0VVp-Vn1.0V对应最大测量值Vn-Vp1.0V对应最小测量值 如果按单端模式使用则Vn0V0VVp1.0VVp1.0V对应最大测量值Vp0V对应最小测量值。 VCCINT, VCCBRAM
对于无特殊注明的标准电压芯片这两组引脚要接1.0V电源推荐范围0.95V~1.05V即浮动±5%
VCCAUX
对于无特殊注明的标准电压芯片这组引脚要接1.8V电源推荐范围1.71V~1.89V即浮动±5%
VCCO_0, VCCO_14, VCCO_15, VCCO_16, VCCO_34, VCCO_35等
首先需要确定每个Bank是HR还是HP的Bank HR即为High range高电压最低支持1.2V电平标准最高支持3.3V电平标准耐压3.6V HP即为High Performance高性能最低支持1.2V电平标准最高支持1.8V电平标准耐压2.0V 即IO耐压最高可超过标准电压的10% 注 Spartan-7或者Artix-7这两个系列全部IO Bank都是HR Bank Kintex-7和Virtex-7这两个较为高端的FPGA系列同时有HR和HP两种Bank MGTAVCC, MGTAVTT, MGTVCCAUX
GTX收发器的三路电源如不使用可以全部接地。
MRCC, SRCC
MRCC即Multi-region clock-capable I/O适合与片外时钟信号如有源晶振连接。因为MRCC可以直接通过片内资源连接至BUFG从而提供片内全局时钟。性能最好。 SRCC即Single-region clock-capable I/O。
VREF
每个Bank均有一个IO复用为VREF脚。 当IO设定为使用HSTL, HSUL, SSTL等电平标准时VREF脚的输入电压将会用作输入高低电平的翻转点。
IO
其他所有IO均可在FPGA设计中作为普通IO使用。
