学习ZYNQ之FPGA的第二天(开发板资源初探)

ZYNQ-7020 核心板资源图

 ZYNQ-7010 核心板资源图

核心板外设简介：

1. ZYNQ 主控芯片 ZYNQ-7020 核心板主控芯片为 XC7Z020CLG400-2，85K LC（逻辑单元），4.9Mbit BRAM； ZYNQ-7010 核心板主控芯片为 XC7Z010CLG400-1，28K LC（逻辑单元），2.1Mbit BRAM。 Zynq 处理器系统里包含两个 Cortex-A9 处理器，除此之外，还有一组相关的处理资源，形成了一个应用处理器单元（Application Processing Unit，APU）。另外处理器系统里还有扩展外设接口、cache 存储器、 存储器接口、互联接口和时钟发生电路等。 2. DDR3 SDRAM ZYNQ-7020 核心板板载两片 4Gbit DDR3 内存，芯片型号为 NT5CB256M16EP-DI，总容量为 8Gbit（1GB）； ZYNQ-7010核心板板载两片2Gbit DDR3内存，芯片型号为NT5CB128M16IP-DI，总容量为4Gbit（512MB）； 板载的 DDR3 芯片可以轻松应对各种大内存、高带宽场景需求，比如摄像头图像数据存储等。此外， DDR3 内存也作为 PS 端处理器的运行内存。 3. 1 个 6-Pin 下载接口 核心板的 6-PIN 下载接口与底板的 14-Pin JTAG 接口是一体的，可以在单独使用核心板时做调试和下载使用。 4. 1 个 PL LED 它连接到了 PL 端的用户 IO 上，可由用户编写 Verilog 代码来控制其亮灭。 5. 1 个 PS LED 它连接到了 PS 端的 GPIO 上，可由用户使用 C 代码编程来控制其亮灭。 6. PL 端 50Mhz 晶振 这是开发板上用于为 ZYNQ PL 端提供时钟的晶振（XTAL）。该晶振输出的时钟是 PL 端最原始的时钟，其它外设需要的各种频率的时钟都在此基础上进行倍频或分频。 7. PS 端 33.333Mhz 晶振 这是开发板上用于为 ZYNQ PL 端提供时钟的晶振（XTAL）。该晶振输出的时钟是 PS 端最原始的时钟，PS 端外设所需要的各种频率的时钟都在此基础上进行倍频或分频。 8. 电源指示灯（PW） 这是核心板板载的一颗蓝色的 LED 灯（PWR），用于指示电源状态。在电源开启的时候电源指示灯会处于点亮的状态，否则为熄灭的状态。通过这个 LED，可以判断开发板的上电情况。需要说明的是，ZYNQ 核心板没有独立的供电接口，需要通过 BTB 转接板连接底板，由底板上的转接板进行供电。 9. PL 配置状态指示灯（DONE LED） 这是核心板板载的一颗 PL 配置状态指示灯，连接到了 PL 端的配置完成（DONE）信号，在 PL 端配置（下载程序）完成之后，该 LED 灯会被点亮。 10. PS 千兆以太网 PHY 芯片 这是核心板板载的一颗 PS 端千兆以太网 PHY（物理）芯片，型号为 RTL8211E-VL，实现了 10/100/1000M 以太网物理层功能。该 PHY 芯片的引脚连接到了底板上的 RJ45 接口上，能够满足高带宽通信的需求。 11. PS 端复位按键（PS_RST） ZYNQ PS 端的复位按键，它连接到了 PS 端的复位逻辑，按下后，PS 端将重新从上电后的状态开始运行。 12. QSPI Flash(W25Q256FVEI) 这是开发板的 Flash 芯片，存储容量为 256Mbit（32M 字节），用于存储 ZYNQ 芯片的镜像数据，包括PS 端的程序数据和 PL 端的配置镜像。 13. eMMC eMMC 是非易失性 NAND 存储器，俗称电子硬盘，领航者核心板的 eMMC 芯片型号为 KLM8G1GETF，存储容量为 8GB，能够满足 PS 端的大容量非易失性存储需求。

 领航者 ZYNQ 开发板底板资源图

底板外设简介：

1. 有源蜂鸣器 领航者底板板载一个有源蜂鸣器（BEEP），可以实现简单的报警/闹铃。 2. 1 个 PL 复位按键 领航者底板板载一个 PL 端的复位按键（PL_RESET），可以作为 ZYNQ PL 端逻辑的复位信号，按键复位信号默认是高电平的，当复位按键按下之后为低电平。 3. 2 个 PL LED 领航者底板板载 2 个 PL LED 灯（PL_LED0~PL_LED1），连接到了 PL 端的 IO 口上。在调试代码的时候，使用 LED 来指示程序执行状态，是非常不错的一个辅助调试方法。 4. 2 个 PL 功能按键 领航者底板板载 2 个机械式按键（PL_KEY0~PL_KEY1）是直接连接在 PL 端的 IO 口上的，可以作为人机交互的输入信号。这 2 个按键信号默认都是高电平的，当按键被按下之后，按键信号变为低电平。 5. 2 个 PS LED 领航者底板板载 2 个 PS LED 灯（PS_LED0~PS_LED1），LED 连接到了 PS 端的 IO 口上。 6. 2 个 PS 功能按键 领航者底板板载 2 个机械式按键（PS_KEY0、PS_KEY1），按键都是直接连接在 PS 端的 IO 口上的，可以作为人机交互的输入信号。这 2 个按键信号默认都是高电平的，当按键被按下之后，按键信号变为低 电平。 7. 1 个触摸按钮 领航者底板板载 1 个电容触摸输入按键（TPAD），触摸方案采用 AR101 芯片，该芯片利用电容充放电原理，实现触摸按键检测的功能。当手指触摸 TPAD 按键时，触摸芯片输出高电平，松开为低电平。 8. USB 转串口 领航者底板板载一个 PS 端的 USB 转串口，之所以设计成 USB 形式的串口，是出于现在电脑上串口正在消失，尤其是笔记本，几乎清一色的没有串口。所以板载了 USB 串口可以方便大家进行 USB 串口通信的试验。同时这个 USB 接口还可以给开发板提供电源，但是其最大电流只有 500mA，但是在运行 PS 端的 ARM处理器时它却不能够提供足够大的电流，所以还是建议大家使用专门的电源适配器来为开发板供电。 9. RS232 接口(母头) 领航者底板板载一个普通 RS232 接口，通过一个标准的 DB9 母头和外部的串口连接。通过这个接口，领航者可以连接带有串口的电脑或者其他设备，实现串口通信的功能。 10. RS485 接口 领航者底板板载一个 RS485 接口，通过一个两 PIN 的端子和外部的 485 接口连接。通过这个接口，领航者可以连接带有 RS485 接口的开发板或者其他设备，实现 RS485 通信的功能。这里提醒大家，两个 RS485接口进行通信的时候，必须 A 接 A，B 接 B，否则可能通信不正常！ 11. RGB TFT-LCD 接口 领航者底板板载一个 RGB LCD 接口，可以连接各种分辨率的正点原子 RGB LCD 屏，采用的是 RGB888格式，可显示 1677 万色，色彩显示丰富。并且支持触摸的功能。 12. XADC 接口 领航者底板板载一个 XADC 接口（J1），用于测量外部输入的模拟电压，范围为 0~1V。ZYNQ 内部的XADC 模块既可以测量 ZYNQ 芯片内部的温度和电压，也可以用来测量外部的模拟电压。 13. OLED/摄像头模块接口 领航者底板板载一个 OLED/摄像头模块接口（P2）。如果是正点原子的摄像头模块，则刚好可以直接插上去。通过这个接口，可以分别完成 OLED 显示或者摄像头显示实验。 14. EEPROM (AT24C64) 领航者底板板载一个 I2C 接口的 EEPROM 芯片，容量为 64Kbit，也就是 8K 字节。用于存储一些掉电不能丢失的重要数据，比如系统设置的一些参数等。有了这个就可以方便的实现掉电数据保存。 15. RTC 实时时钟 领航者底板板载一个 RTC 实时时钟芯片（U6），芯片型号为 PCF8563。PCF8563 是 PHILIPS 公司推出的一款工业级多功能时钟/日历芯片，具有报警功能、定时器功能、时钟输出功能以及中断输出功能，能完成各种复杂的定时服务。 16. 电池接口 领航者底板板载一个 RTC 实时时钟的供电接口（BAT1），可以保证在开发板断电时，实时时钟仍然能够继续工作，这样的话，配置的日期与时间不会因开发板的断电而恢复到默认值。 17. ATK MODULE 接口 领航者底板板载一个 ALIENTEK 通用模块接口（U4），目前可以支持 ALIENTEK 开发的 GPS 模块、蓝牙模块、MPU6050 模块和全彩 RGB 灯模块等，直接插上对应的模块，就可以进行相关模块的开发。后续我们将开发更多兼容该接口的其他模块，实现更强大的扩展性能。 18. BOOT 模式选择开关 领航者底板板载一个 ZYNQ 的 BOOT 模式选择开关（BOOT_CFG），用于设置 PS 端在上电后的启动源，包括 JTAG、NAND、QSPI FLASH 和 SD Card。 19. 电源指示灯 领航者底板板载 1 颗蓝色的 LED 灯（PWR），用于指示电源状态。在电源开启的时候电源指示灯会处于点亮的状态，否则为熄灭的状态。通过这个 LED，可以判断开发板的上电情况。 20. 耳机输出接口 领航者底板板载 1 个音频输出接口（PHONE），该接口可以插入 3.5mm 的耳机。当 WM8960 播放音乐的时候，就可以通过在该接口插入耳机来欣赏音乐。 21. 音频输入接口 领航者底板板载 1 个音频输入接口（LINE_IN），该接口可以通过音频线来连接电脑或者手机的耳机接口。 22. MIC(麦克风) 领航者底板板载 1 个录音输入口（MIC，即麦克风），该麦克风直接连接到 WM8960 的录音输入通道上，可以实现录音的功能。 23. 扬声器 这是开发板自带的一个小喇叭（SPEAKER），安装在开发板的背面，可以用来播这放音乐。该喇叭由WM8960 直接驱动。 24. HDMI 接口 领航者底板板载 1 个 HDMI（High Definition Multimedia Interface，HDMI）接口，该接口可以连接到HDMI 显示器上，从而显示出视频或者图片等。开发板没有板载 HDMI 的 PHY 芯片，HDMI 的 PHY 编解码功能由 ZYNQ PL 逻辑来模拟实现。 25. 14-Pin JTAG 接口 领航者底板板载 1 个 14 针标准 JTAG 调试口（JTAG），该 JTAG 口与核心板的 6-Pin JTAG 接口在硬件上是连在一起的，可以直接和 FPGA 下载器（调试器）连接，用于下载程序或者对程序进行在线调试。 26. 3.3V 电源输入/输出 领航者底板板载 1 组 3.3V 电源输入输出排针（2*3），用于给外部提供 3.3V 的电源，也可以从外部接3.3V 的电源给板子供电。大家在做实验的时候可能经常会为没有 3.3V 电源而苦恼不已，有了领航者 ZYNQ开发板，你就可以很方便的拥有一个简单的 3.3V 电源（最大电流不能超过 500mA）。 27. 5V 电源输入/输出 领航者底板板载 1 组 5V 电源输入输出排针（2*3），该排针用于给外部提供 5V 的电源，也可以从外 部接 5V 的电源给板子供电。同样大家在实验的时候可能经常会为没有 5V 电源而苦恼不已，正点原子充分 考虑到了大家的需求，有了这组 5V 排针，你就可以很方便的拥有一个简单的 5V 电源（USB 供电的时候，最大电流不能超过 500mA，外部供电的时候，最大可达 1000mA）。 28. 电源开关 领航者底板板载 1 个电源开关（K1）。该开关用于控制整个开发板的供电，如果通过开关切断电源，则整个开发板都将断电，电源指示灯（PWR）会随着此开关的状态而亮灭。 29. DC6~16V 电源输入 领航者底板板载 1 个外部电源输入口（DC_IN），采用标准的直流电源插座。开发板板载了 DC-DC 芯片（JW5060T），用于给开发板提供高效、稳定的 5V 电源。由于采用了 DC-DC 芯片，所以开发板的供电范围十分宽，大家可以很方便的找到合适的电源（只要输出范围在 DC6~16V 的基本都可以）来给开发板供电。在耗电比较大的情况下，比如用到 4.3 寸屏/7 寸屏/网口/高速 AD-DA 的时候，建议大家使用外部电源供电，可以提供足够的电流给开发板使用。 30. PL 端千兆以太网接口(RJ45) 领航者底板板载 1 个千兆的 RJ45 网口（PL_GE），连接到了 PL 端的 IO 口上，PHY 芯片型号是 B50610，支持10Mbps/100Mbps/1000Mbps 的通信速率，板载的 RJ45 插座可以连接网线，实现网络通信功能。 31. PS 端千兆以太网接口(RJ45) 领航者底板板载 1 个千兆的 RJ45 网口（PS_GE），通过转接板连接到了核心板上的以太网 PHY 芯片，支持 10Mbps/100Mbps/1000Mbps 的通信速率，板载的 RJ45 插座可以连接网线，实现网络通信功能。 32. USB2.0 接口 领航者开发板为 PS 端的 USB 模块配备了一个 USB2.0 PHY 芯片，并且根据主从模式的不同，外接了 4个 HOST 模式的接口和一个 SLAVE 模式的接口。4 个 HOST 模式的接口可分别用来连接不同的 USB SLAVE设备，可以用来连接鼠标、键盘等不同的设备，以满足各种不同的需求。一个 SLAVE 模式的接口可以用来连接 HOST 设备，以满足特定的应用需求。 33. Micro SD 接口 领航者底板板载 1 个标准 Micro SD 接口（TF_CARD），该接口位于开发板的背面，采用 Micro SD 接口，可以使用 SPI/SDIO 驱动方式。有了这个接口，就可以满足海量数据存储的需求。 34. CAN 接口 领航者底板板载一个 CAN 总线通信接口，CAN 接口通过 2 个端口和外部 CAN 总线连接，即 CANH和 CANL。这里提醒大家：两个 CAN 接口通信的时候，CANH 必须接 CANH，CANL 必须接 CANL，否则可能通信不正常！ 35. 40PIN 扩展口 领航者底板板载一个 40PIN 的扩展口，位于开发板的左下角，扩展口规格是 2*20 Pin，采用标准 2.54MM排针间距，其中包括 36 个 IO 口，1 个+3.3V，1 个+5V，2 个 GND。它可以用来连接不同的功能模块，例如，正点原子开发的高速 AD/DA 模块和双目摄像头模块等。

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