MicroZed — семейство унифицированных модулей для отладки и реализации встраиваемых микропроцессорных систем, проектируемых на основе платформ фирмы Xilinx серии Zynq-7000 AP SoC

PDF версия
Программируемые системы на кристалле (All Programmable System-on-Chip, AP SoC) семейства Zynq-7000 [1–7], серийное производство которых компания Xilinx активно наращивает в настоящее время, получают все более широкое распространение в разнообразных областях применения. Такая тенденция обусловлена, в первую очередь, оптимальным сочетанием функциональных возможностей процессорной системы с архитектурой ARM Cortex-A9 и преимуществ кристаллов программируемой логики с архитектурой FPGA (Field Programmable Gate Array) [8–14].

Введение

Повсеместному использованию расширяемых процессорных платформ (Extensible Processing Platform, EPP) этого семейства способствует выпуск компаниями Xilinx и Avnet Electronic Marketing многочисленных инструментальных комплектов различного целевого назначения, а также предоставление разработчикам соответствующих типовых проектов.

Мы продолжаем знакомить специалистов с аппаратными средствами разработки и отладки встраиваемых микропроцессорных систем, проектируемых на основе расширяемых вычислительных платформ семейства Zynq-7000 AP SoC, которое было начато в [15, 16]. В этой статье рассматриваются функциональные возможности и архитектура унифицированных модулей семейства MicroZed, разработанных компанией Avnet ElectronicMarketing после начала производства отладочного комплекта Xilinx Zynq-7000 AP SoC ZedBoard (Zynq Evaluationand Development Board) Kit. Его основные характеристики и особенности были рассмотрены в [16]. Эти аппаратные модули предоставляются пользователям в составе соответствующих инструментальных комплектов MicroZed Evaluation Kit.

 

Назначение и состав инструментального комплекта MicroZed Evaluation Kit

Инструментальный комплект MicroZed Evaluation Kit предназначен, прежде всего, для практического освоения процесса проектирования встраиваемых микропроцессорных систем на базе расширяемых вычислительных платформ семейства Zynq-7000 AP SoC, а также для решения задач отладки аппаратной части и создаваемого прикладного программного обеспечения разрабатываемых систем. Кроме того, аппаратный модуль MicroZed Board, который является основой рассматриваемого комплекта, можно эффективно применять не только в качестве отладочного, но и в качестве окончательного варианта реализации разрабатываемых систем.

В состав инструментального комплекта MicroZed Evaluation Kit включены следующие аппаратные и программные средства, необходимые для осуществления разработки и комплексной отладки системного и прикладного ПО проектируемых встраиваемых микропроцессорных систем:

  • Плата инструментального модуля MicroZed Board, совокупность ресурсов которой обеспечивает возможность реализации аппаратной части, а также загрузки и выполнения программного кода разрабатываемых систем.
  • Карта памяти стандарта microSD, содержащая загрузочную версию операционной системы Linux OS и исполняемый код ПО демонстрационного проекта.
  • Стандартный соединительный кабель интерфейса Micro USB, который можно использовать для подключения персонального компьютера и дополнительной периферии при осуществлении процесса комплексной отладки разрабатываемых встраиваемых микропроцессорных систем совместно с внешними устройствами.
  • Лицензионный ваучер на использование САПР Vivado Design Suite в редакции Design Edition и WebPACKсовместно с комплексом средств внутрикристальной отладки цифровых устройств и встраиваемых микропроцессорных систем Logic Analyzer (с лицензией для кристалла XC7Z010 CLG400-1 или XC7Z020 CLG400-1).

Постоянную информационно-техническую поддержку инструментального комплекта MicroZed Evaluation Kit обеспечивает специальная интернет-страница www.microzed.org, созданная компанией Avnet ElectronicMarketing совместно с фирмой Xilinx. Эта страница предоставляет доступ ко всей документации на рассматриваемый инструментальный комплект, которая включает в себя руководство пользователя [17], инструкцию по установке программных средств и выполнению демонстрационного проекта [18] и принципиальную схему инструментального модуля MicroZed Board [19]. Здесь же представлены дополнительные учебные материалы, предназначенные для практического изучения особенностей проектирования встраиваемых микропроцессорных систем на базе расширяемых вычислительных платформ семейства Zynq-7000 AP SoC с помощью аппаратного модуля MicroZed Board.

На этой странице расположены также архивы исходных файлов типовых проектов систем на кристалле, подготовленных средствами САПР ISE Design Suite [20, 21] различных версий и в интегрированной среде разработки Vivado Integrated Design Environment для реализации на базе этого инструментального модуля. Архивы исходных файлов типовых проектов и учебных материалов доступны для копирования только после выполнения процедуры бесплатной регистрации.

Страница [22] входит в состав интернет-ресурса [23], объединяющего в себе всевозможную информацию о технических характеристиках и различных вариантах применения отладочного комплекта Xilinx Zynq-7000 APSoC ZedBoard Kit. Здесь же действует форумом разработчиков, на котором обсуждаются проблемы использования инструментального модуля ZedBoard в процессе отладки собственных проектов. Поэтому, если пользователь уже зарегистрирован на сайте [23], то эта же регистрация обеспечивает доступ ко всем материалам [22].

 

Особенности инструментального модуля MicroZed Board

Функциональные возможности инструментального модуля MicroZed Board характеризуются следующими, наиболее значительными, особенностями:

  • Продуманная архитектура с минимально необходимым набором периферийных компонентов и поддержкой расширения, обеспечивающая возможность полнофункциональной реализации и комплексной отладки аппаратной части и ПО проектируемых встраиваемых микропроцессорных систем с наиболее востребованными интерфейсами, предоставляемыми соответствующими ресурсами программируемых систем на кристалле семейства Zynq-7000 AP SoC.
  • Компактное конструктивное исполнение в сочетании с оптимальным расположением коммутационных разъемов рассматриваемого аппаратного модуля создает предпосылки для его применения в качестве программируемого компонента системного уровня в составе различных комплексов.
  • Использование в выпускаемых модификациях инструментального модуля MicroZed Board кристаллов расширяемой процессорной платформы семейства Zynq-7000 AP SoC с различным объемом логических и специализированных аппаратных ресурсов позволяет выбрать оптимальный вариант, соответствующий уровню сложности разрабатываемой встраиваемой системы, минимизировав тем самым стоимость ее реализации.
  • Полная совместимость всех выпускаемых модификаций рассматриваемого аппаратного модуля по входам и выходам обеспечивает при необходимости расширения функций реализуемых систем возможность замены первоначально выбранного варианта модулем с большим объемом логических и специализированных ресурсов.
  • Наличие высокоскоростного синхронного динамического ОЗУ SDRAM с интерфейсом DDR3, существенно расширяющего объем ресурсов оперативной памяти используемого кристалла расширяемой процессорной платформы семейства Zynq-7000 AP SoC, предоставляет возможность установки и отладки разрабатываемого ПО как в автономном режиме, так и под управлением различных операционных систем, в том числе Linux OS.
  • Присутствие на плате инструментального модуля элемента Flash NOR ППЗУ с интерфейсом Quad-SPI (QSPI), который можно применять для инициализации процессорного блока и загрузки конфигурационной последовательности программируемой логики кристалла расширяемой вычислительной платформы семействаZynq-7000 AP SoC, а также для записи исполняемого кода разрабатываемого программного обеспечения и хранения данных.
  • Поддержка интерфейса SDIO (Secure Digital Input/Output), обеспечивающего возможность использования карт памяти стандарта microSD для инициализации процессорной системы и конфигурирования программируемой логики кристалла расширяемой вычислительной платформы, загрузки кода операционной системы, в частности Linux OS, и создаваемого прикладного ПО, а также в качестве внешней энергонезависимой памяти данных.
  • Наличие в составе инструментального модуля дополнительных элементов, необходимых для реализации в разрабатываемых встраиваемых микропроцессорных системах интерфейса 10/100/1000 Ethernet в полном объеме.
  • Поддержка интерфейса USB0, функционирующего в режиме Host Mode с возможностью переключения в режимы OTG (On-The-Go) Mode и Device Mode, который позволяет подключать к отлаживаемым микропроцессорным системам требуемые внешние устройства.
  • Применение в составе аппаратного модуля интерфейсного моста USB-UART, предоставляющего возможность организации взаимодействия разрабатываемых встраиваемых микропроцессорных систем с внешним компьютером через виртуальный последовательный COM-порт.
  • Гибкая схема конфигурирования расширяемой процессорной платформы семейства Zynq-7000 AP SoC, обеспечивающая возможность загрузки конфигурационной последовательности и ПО в кристалл из различных источников, а также принудительного реконфигурирования в процессе отладки проектируемых систем.
  • Присутствие на плате инструментального модуля разъема расширения, соответствующего требованиям спецификации PMOD, позволяет дополнить его функциональные возможности с помощью модулей, выпускаемых компаниями Maxim Integrated Products [24] и Digilent, Inc., которые выполняют разнообразные функции.
  • Использование одного внешнего генератора сигнала синхронизации при формировании внутренних тактовых сигналов для процессорной системы и программируемой логики кристалла расширяемой вычислительной платформы семейства Zynq-7000 AP SoC, установленного на отладочной плате.
  • Наличие кнопочного переключателя и светодиодного индикатора, подключенных к пользовательским выводам процессорной системы кристалла семейства Zynq-7000 AP SoC, обеспечивает возможность управления и визуального контроля при отладке аппаратной части и разрабатываемого ПО проектируемых встраиваемых микропроцессорных систем.
  • Применение экономичной схемы управления питанием, реализованной на базе интегральных стабилизаторов импульсного и линейного типов, которая формирует совокупность уровней напряжений, требуемых для функционирования всех компонентов инструментального модуля с учетом рекомендуемой последовательности включения источников питания различных ресурсов расширяемой процессорной платформы семейства Zynq-7000 AP SoC.
  • Предоставление дополнительных файлов, обеспечивающих полную поддержку инструментального модуля последними версиями систем автоматизированного проектирования и конфигурирования кристаллов программируемой логики и расширяемых вычислительных платформ фирмы Xilinx ISE Design Suite и Vivado Design Suite.

 

Архитектура инструментального модуля MicroZed Board

 В основу архитектуры инструментального модуля MicroZed Board положена концепция System on Module(SoM). Иными словами, рассматриваемый модуль представляет собой полнофункциональную микропроцессорную систему с конфигурируемой периферией, которую можно применять автономно или встраивать в состав различных комплексов. Внешний вид инструментального модуля MicroZed Board представлен на рис. 1.

Внешний вид инструментального модуля MicroZed Board

Рис. 1. Внешний вид инструментального модуля MicroZed Board

Для подключения этого аппаратного модуля к внешним системам и устройствам предусмотрены два коммутационных разъема, которые расположены с обратной стороны печатной платы, как показано на рис. 2.

Конструктивное исполнение коммутационного блока инструментального модуля MicroZed Board

Рис. 2. Конструктивное исполнение коммутационного блока инструментального модуля MicroZed Board

Эти разъемы позволяют устанавливать рассматриваемый модуль в виде мезонинной надстройки на печатные платы разрабатываемых встраиваемых систем. Такое конструктивное решение обеспечивает простоту интеграции инструментального модуля MicroZed Board в состав сложных многофункциональных комплексов разнообразного назначения.

Структурное представление архитектуры рассматриваемого аппаратного модуля изображено на рис. 3.

Структурное представление архитектуры отладочного модуля MicroZed Board

Рис. 3. Структурное представление архитектуры отладочного модуля MicroZed Board

Архитектура модуля включает в себя следующие основные функциональные блоки:

  • Кристалл расширяемой вычислительной платформы семейства Zynq-7000 AP SoC, который предназначен для реализации и отладки основы аппаратной части и программного обеспечения проектируемых встраиваемых микропроцессорных систем.
  • Блок внешней оперативной памяти с информационной емкостью 1 Гбайт.
  • Элемент перепрограммируемого запоминающего устройства с информационной емкостью 128 Мбит.
  • Интерфейсный блок, сопряженный с мультиплексируемыми линиями ввода/вывода процессорной системы.
  • Схема загрузки процессорной системы и конфигурирования программируемой логики кристалла расширяемой вычислительной платформы.
  • Генератор внешнего (по отношению к кристаллу расширяемой вычислительной платформы) сигнала синхронизации.
  • Блок элементов управления и индикации.
  • Схема сброса процессорной системы кристалла расширяемой вычислительной платформы.
  • Разъем расширения, форм-фактор и подключение контактов которого полностью соответствует требованиям спецификации PMOD, разработанной компанией Digilent, Inc.
  • Коммутационный блок.
  • Схема формирования питающих напряжений.

Схема сопряжения всех функциональных блоков с банками ввода/вывода кристалла расширяемой процессорной платформы семейства Zynq-7000 AP SoC, установленного на плате инструментального модуляMicroZed Board, приведена на рис. 4. На этой схеме указана также информация об уровнях напряжений, которые используются для питания выходных каскадов блоков ввода/вывода, входящих в состав указанных банков.

Схема сопряжения функциональных блоков модуля MicroZed Board с банками ввода/вывода кристалла расширяемой процессорной платформы семейства Zynq-7000 AP SoC

Рис. 4. Схема сопряжения функциональных блоков модуля MicroZed Board с банками ввода/вывода кристалла расширяемой процессорной платформы семейства Zynq-7000 AP SoC

В качестве главного элемента в различных модификациях аппаратного модуля MicroZed Board применяется кристалл расширяемой процессорной платформы XC7Z010 или XC7Z020, относящийся к классу быстродействия — 1, который выпускается в корпусе CLG400. Обобщенная архитектура этих программируемых систем на кристалле показана на рис. 5.

Обобщенная архитектура программируемых систем на кристалле XC7Z010 и XC7Z020

Рис. 5. Обобщенная архитектура программируемых систем на кристалле XC7Z010 и XC7Z020

Структурно архитектура кристаллов состоит из двух основных частей — процессорной системы (Processing System, PS) и ресурсов программируемой логики (Programmable Logic, PL). Взаимодействие между ними осуществляется через порты интерфейса AXI. Основное различие между кристаллами XC7Z010 и XC7Z020 заключается в объеме стандартных и специализированных аппаратных ресурсов программируемой логики.

Процессорная система используемых кристаллов расширяемой вычислительной платформы семейства Zynq-7000 AP SoC построена на основе аппаратного блока, в состав которого входят два ядра ARM Cortex-A9MPCore с расширением NEON, обеспечивающим поддержку выполнения операций с плавающей запятой с обычной и двойной точностью. Максимальное значение тактовой частоты каждого микропроцессорного ядра кристаллов XC7Z010 и XC7Z020, установленных в различных модификациях инструментального модуля MicroZed Board, составляет 667 МГЦ. Кроме того, в состав процессорной системы входит кэш-память первого и второго уровня с информационной емкостью 32 и 512 кбайт соответственно, а также внутрикристальное ОЗУ On-Chip RAM (OCM) объемом 256 кбайт и ППЗУ Boot ROM, в котором хранится загрузчик операционной системы Linux OS.

Для подключения элементов внешней высокоскоростной оперативной динамической памяти предусмотрен контроллер, поддерживающий спецификации DDR2, DDR3 и LPDDR2. Взаимодействие аппаратного процессорного блока с элементами Flash ППЗУ производится с помощью интерфейса статической памяти, поддерживающего запоминающие устройства SRAM, Parallel NOR Flash, NAND Flash и SPI/Quad-SPI Serial NOR Flash. Восьмиканальный контроллер прямого доступа к памяти (DMA) обеспечивает осуществление высокоскоростных транзакций между различными ячейками памяти, а также между периферийными блоками и памятью. Из имеющегося в наличии набора периферийных устройств ввода/вывода процессорной системы, включающего в себя по два экземпляра контроллеров интерфейсов UART, CAN 2.0B, I2C, SPI, USB 2.0, Tri-modeGigabit Ethernet, SD/SDIO, в рассматриваемом инструментальном модуле задействованы только интерфейсы USB2.0, 10/100/1000 Ethernet, SD/SDIO и UART.

В состав программируемой логики кристалла расширяемой процессорной платформы XC7Z010 входят 28 672 логических ячейки Logic Cells, 60 модулей блочной памяти Block RAM суммарной емкостью 240 кбайт, 80 аппаратных секций цифровой обработки сигналов DSP48E1 и один аналого-цифровой блок XADC. Перечисленные ресурсы программируемой логики можно применять для конфигурирования на ее основе широкого спектра дополнительных нестандартных периферийных устройств, включая цифровые фильтры с различными характеристиками и контроллеры интерфейсов, которые не представлены в составе процессорной системы, а также специализированных высокоскоростных сопроцессоров для обработки соответствующих данных.

Если объема ресурсов кристалла XC7Z010 недостаточно для реализации конфигурируемой периферии или специализированных сопроцессоров проектируемой встраиваемой системы, то следует использовать модификации инструментального модуля MicroZed Board с кристаллом XC7Z020. Программируемая логика этого кристалла расширяемой вычислительной платформы включает в себя 87 040 логических ячеек Logic Cells, 140 модулей блочной памяти Block RAM суммарной емкостью 560 кбайт, 220 аппаратных секций цифровой обработки сигналов DSP48E1 и один аналого-цифровой блок XADC.

Блок внешней оперативной памяти рассматриваемого аппаратного модуля выполнен на базе двух микросхем синхронной динамической памяти SDRAM MT41K256M16HA-125E компании Micron Technology, Inc. Каждая из этих микросхем представляет собой высокоскоростное ОЗУ с интерфейсом DDR3 и организацией 256 Мбит×16. Микросхемы внешнего ОЗУ подключены к выводам аппаратного контроллера динамической памяти, входящего в состав процессорной системы. Для организации взаимодействия кристалла расширяемой вычислительной платформы семейства Zynq-7000 AP SoC с блоком внешней оперативной памяти используются соответствующие входы и выходы, которые относятся к банку ввода/вывода 502. Схема подключения микросхем внешнего ОЗУ к программируемой системе на кристалле XC7Z010 представлена на рис. 6.

Схема подключения микросхем внешнего ОЗУ к программируемой системе на кристалле XC7Z010 в инструментальном модуле MicroZed Board

Рис. 6. Схема подключения микросхем внешнего ОЗУ к программируемой системе на кристалле XC7Z010 в инструментальном модуле MicroZed Board

Элемент перепрограммируемого запоминающего устройства, применяемый в составе инструментального модуля MicroZed Board, реализован в виде микросхемы последовательной NOR Flash-памяти с интерфейсом Quad-SPI S25FL128S, которая выпускается компанией Spansion. Информационная емкость этой микросхемы составляет 128 Мбит. Этот элемент Flash ППЗУ поддерживает три режима функционирования — ×1 (Single), ×2 (Dual) и ×4 (Quad) и позволяет выполнять процесс конфигурирования кристалла расширяемой процессорной платформы с частотой 100 МГц. При использовании режима Quad-SPI скорость передачи данных может достигать 400 Мбит/с. Элемент перепрограммируемого запоминающего устройства можно использовать для хранения конфигурационной информации кристалла расширяемой вычислительной платформы семейства Zynq-7000 AP SoC и/или применять в качестве энергонезависимой памяти исполняемого кода и данных в разрабатываемых встраиваемых микропроцессорных системах. Для этого компания Spansion предоставляет файловую систему Spansion Flash File System (FFS), которую можно задействовать после загрузки программируемой системы на кристалле XC7Z010 или XC7Z020.

Для реализации контроллера интерфейса Quad-SPI используется соответствующий периферийный блок ввода/вывода процессорной системы, входящей в состав кристалла расширяемой вычислительной платформы. Схема подключения элемента последовательной Flash-памяти к кристаллу XC7Z010 в инструментальном модуле MicroZed Board приведена на рис. 7.

Схема подключения элемента последовательной Flash-памяти к программируемой системе на кристалле XC7Z010 в инструментальном модуле MicroZed Board

Рис. 7. Схема подключения элемента последовательной Flash-памяти к программируемой системе на кристалле XC7Z010 в инструментальном модуле MicroZed Board

Интерфейсный блок, сопряженный с мультиплексируемыми линиями ввода/вывода процессорной системы кристалла расширяемой вычислительной платформы XC7Z010 или XC7Z020, обеспечивает возможность реализации в полном объеме интерфейсов SD/SDIO, 10/100/1000 Ethernet, USB 2.0 и UART в составе разрабатываемых встраиваемых микропроцессорных систем. На плате инструментального модуля MicroZed Board установлены разъемы соответствующих портов и дополнительные элементы, необходимые для полнофункциональной реализации физического уровня перечисленных интерфейсов.

Интерфейс карт памяти microSD Card в рассматриваемом аппаратном модуле выполнен на базе периферийного контроллера SD/SDIO процессорной системы используемого кристалла расширяемой вычислительной платформы семейства Zynq-7000 AP SoC и микросхемы MAX13035EETE+, выпускаемой компанией Maxim Integrated Products. В силу того, что входные и выходные сигналы контроллера интерфейса SD/SDIO подключены к банку ввода/вывода с уровнем напряжения питания1,8 В (рис. 4), а интерфейсные блоки карт памяти формата microSD поддерживают уровни сигналов 3,3 В, необходим соответствующий преобразователь уровней сигналов. Функцию этого преобразователя и выполняет микросхема MAX13035EETE+, которая осуществляет согласование входов и выходов кристалла расширяемой вычислительной платформы и карт памяти стандарта microSD. Эта микросхема представляет собой шестиканальный двунаправленный преобразователь уровней сигналов, поддерживающий скорость передачи данных до 100 Мбит/с. Схема организации интерфейса SD/SDIO, предоставляющего возможность подключения карт памяти формата microSD в инструментальном модуле MicroZed Board, показана на рис. 8. Эта схема позволяет использовать карты памяти с классом быстродействия 4 (Class 4) и выше.

Схема организации интерфейса SD/SDIO инструментального модуля MicroZed Board

Рис. 8. Схема организации интерфейса SD/SDIO инструментального модуля MicroZed Board

Для организации интерфейса Ethernet 10/100/1000 в рассматриваемом инструментальном модуле используется соответствующий аппаратный контроллер, входящий в состав периферийных ресурсов процессорной системы кристалла XC7Z010 или XC7Z020. Применяемый контроллер осуществляет реализацию функций MAC-уровня интерфейса Ethernet в соответствии со спецификацией стандарта IEEE 802.3-2008 и поддержкой режима RGMII (Reduced Gigabit Media Independent Interface). Схема реализации интерфейса Ethernet10/100/1000 в инструментальном модуле MicroZed Board представлена на рис. 9.

Структурная схема реализации интерфейса Ethernet 10/100/1000 в инструментальном модуле MicroZed Board

Рис. 9. Структурная схема реализации интерфейса Ethernet 10/100/1000 в инструментальном модуле MicroZed Board

В состав этой схемы, кроме соответствующих аппаратных ресурсов кристалла расширяемой процессорной платформы семейства Zynq-7000 AP SoC, установленного на плате, входит микросхема 88E1512 PHY, генератор сигнала с частотой 25 МГц и два светодиодных индикатора. Микросхема 88E1512 PHY компании Marvellпредназначена для реализации физического уровня интерфейса Ethernet 10/100/1000. Генератор DSC1001DI1-025.0000, выпускаемый компанией Discera, Inc., осуществляет формирование внешнего тактового сигнала для этой микросхемы. Светодиодные индикаторы, встроенные в разъем типа RJ-45, используются для отображения информации о текущем режиме работы интерфейса Ethernet 10/100/1000.

Схема реализации интерфейса USB 2.0 в инструментальном модуле MicroZed Board изображена на рис. 10. Основой этой схемы является аппаратный контроллер интерфейса USB 2.0, который представлен в составе периферии процессорной системы кристалла расширяемой вычислительной платформы XC7Z010 или XC7Z020. Для реализации физического уровня этого интерфейса применяется микросхема USB3320 корпорации StandardMicrosystems, она представляет собой приемопередатчик, поддерживающий протокол ULPI (UTMI + Low PinInterface). Эта микросхема обеспечивает скорость передачи данных до 480 Мбит/с. Тактирование USB3320 осуществляется сигналом синхронизации с частотой 24 МГц, который вырабатывается генератором, реализованным на базе микросхемы DSC1001DI1-024.0000 компании Discera, Inc. Согласование уровней сигнала сброса интерфейса USB 2.0 с соответствующим входом микросхемы USB3320 выполняется с помощью микросхемы TXS0102 компании Texas Instruments. TXS0102 содержит двухканальный преобразователь уровней сигналов.

Схема организации интерфейса USB 2.0 в инструментальном модуле MicroZed Board

Рис. 10. Схема организации интерфейса USB 2.0 в инструментальном модуле MicroZed Board

В рассматриваемом аппаратном модуле предусмотрена возможность выбора одного из трех режимов функционирования интерфейса USB 2.0 — Host, Device или OTG. Изначально инструментальный модуль MicroZed Board предоставляется в исполнении, сконфигурированном для работы интерфейса USB 2.0 в режиме Host. Чтобы установить режим OTG, необходимо удалить конденсаторы С1 и С3, а также изменить номинальное значение резистора R56 с 10 на 1 кОм. Для переключения интерфейса USB 2.0 в режим Device нужно удалить конденсаторы С1 и С3, резистор R50 и индуктивность L10. При использовании режимов Host и OTGнеобходимый уровень напряжения USB-Host Vbus поступает либо непосредственно с соответствующего входа источника питания (в случае применения первичного источника питания с номинальным значением выходного напряжения 5 В) или формируется интегральным стабилизатором TLV62150 (если в качестве исходного питающего напряжения используется значение 12 В). Разъем интерфейса USB 2.0 (Type A) совмещен в одном корпусе с разъемом типа RJ-45, используемым для подключения к интерфейсу Ethernet 10/100/1000.

В качестве интерфейсного моста USB-UART, предоставляющего возможность организации взаимодействия реализуемых встраиваемых микропроцессорных систем с внешним компьютером через виртуальный последовательный COM-порт, применяется микросхема CP2104 компании Silicon Labs. При этом блок последовательного асинхронного приемопередатчика UART конфигурируется на базе соответствующего периферийного устройства, которое входит в состав процессорной системы кристалла расширяемой вычислительной платформы семейства Zynq-7000 AP SoC, установленного на плате аппаратного модуля MicroZed Board. Для доступа к виртуальному последовательному порту в среде операционной системы Windows компания Silicon Labs предоставляет соответствующий драйвер Virtual COM Port (VCP). Этот драйвер нужно скопировать в разделе поддержки официальной интернет-страницы указанной компании. Для подключения инструментального модуля к компьютеру через интерфейсный мост USB-UART с использованием виртуального COM-порта на плате рассматриваемого модуля предусмотрен отдельный разъем порта USB типа Type Micro-AB. Схема сопряжения интерфейсного моста USB-UART с кристаллом расширяемой процессорной платформы XC7Z010 или XC7Z020 в аппаратном модуле MicroZed Board показана на рис. 11.

Схема сопряжения интерфейсного моста USB-UART с кристаллом XC7Z010 или XC7Z020 в инструментальном модуле MicroZed Board

Рис. 11. Схема сопряжения интерфейсного моста USB-UART с кристаллом XC7Z010 или XC7Z020 в инструментальном модуле MicroZed Board

Схема загрузки процессорной системы и конфигурирования программируемой логики кристалла расширяемой вычислительной платформы включает в себя стандартный 14-контактный разъем порта JTAG-интерфейса, набор коммутационных перемычек и светодиодный индикатор DONE. Эта схема позволяет выбрать загрузочное устройство для процессорной системы, а также режим конфигурирования программируемой логики кристалла семейства Zynq-7000 AP SoC, применяемого в составе инструментального модуля MicroZed Board. Стандартный разъем порта JTAG-интерфейса предназначен для подключения универсальных загрузочных кабелей, которые выпускают компании Xilinx и Digilent, Inc. Этот разъем позволяет использовать загрузочные кабели Xilinx Platform Cable USB II, Xilinx Parallel Cable IV (PC IV), Digilent JTAG HS1 Programming Cable и Digilent JTAG HS2 Programming Cable для конфигурирования кристалла XC7Z010 или XC7Z020 в рассматриваемом отладочном модуле, а также для выполнения операций периферийного сканирования и внутрикристальной отладки встраиваемых микропроцессорных систем.

Набор коммутационных перемычек JP1–JP3, подключенных к выводам кристалла расширяемой вычислительной платформы MIO[2], MIO[3] и MIO[5] соответственно, обеспечивает возможность установки требуемой конфигурации портов JTAG-интерфейса программируемой логики и процессорной системы, а также выбора источника загрузки для процессорной системы. Аппаратный модуль MicroZed Board поддерживает два варианта подключения портов JTAG-интерфейса в программируемой системе на кристалле — в виде двух независимых JTAG-цепочек и в виде каскадного соединения этих цепочек. Установка требуемого варианта конфигурации портов JTAG-интерфейса осуществляется с помощью коммутационной перемычки JP1. Изначально в рассматриваемом инструментальном модуле эта перемычка находится в положении, соответствующем каскадному соединению портов JTAG-интерфейса программируемой логики и процессорной системы. На рис. 12 представлен каскадный вариант подключения портов JTAG-интерфейса программируемой логики и процессорной системы кристалла XC7Z010 или XC7Z020 в составе аппаратного модуля MicroZed Board.

Каскадное соединение портов JTAG-интерфейса программируемой логики и процессорной системы в инструментальном модуле MicroZed Board

Рис. 12. Каскадное соединение портов JTAG-интерфейса программируемой логики и процессорной системы в инструментальном модуле MicroZed Board

Из всех режимов загрузки процессорной системы и конфигурирования программируемой логики, поддерживаемых кристаллами расширяемой вычислительной платформы семейства Zynq-7000 AP SoC, в рассматриваемом инструментальном модуле предоставляется возможность использования только трех вариантов. Загружаемый код может поступать из следующих источников:

  • через разъем порта JTAG-интерфейса;
  • из элемента Flash-памяти с интерфейсом Quad-SPI;
  • из карты памяти стандарта microSD через интерфейс SD/SDIO.

Требуемый источник загрузки кристалла XC7Z010 или XC7Z020 выбирают с помощью соответствующей комбинации коммутационных перемычек JP1–JP3. В таблице 1 представлено расположение этих коммутационных перемычек для перечисленных вариантов загрузки процессорной системы и конфигурирования программируемой логики. В этой же таблице приведена информация о положениях коммутационной перемычки JP1, соответствующих различным способам соединения портов JTAG-интерфейса программируемой логики и процессорной системы.

Таблица 1. Режимы загрузки кристалла XC7Z010 или XC7Z020 в инструментальном модуле MicroZed Board

Режим конфигурирования кристалла Zynq-7000 AP SoCмодуля MicroZed Board

Положение коммутационных перемычек

JP3

JP2

JP1

Xilinx TRM

Boot_Mode[0]

Boot_Mode[2]

Boot_Mode[3]

MIO

MIO[5]

MIO[4]

MIO[2]

JTAG Mode

Cascaded JTAG Chain

 

 

1-2 (0)

Independent JTAG Chain

 

 

2-3 (1)

Boot Devices

JTAG

1-2 (0)

1-2 (0)

 

Quad-SPI

2-3 (1)

1-2 (0)

 

SD Card

2-3 (1 )

2-3 (1)

 

Инструментальный модуль MicroZed Board поставляется пользователям с расположением коммутационных перемычек JP1–JP3, представленным в строках таблицы 1, выделенных желтым цветом. При использовании указанной комбинации коммутационных перемычек в качестве источника загружаемого кода выбирается элемент Flash-памяти с интерфейсом Quad-SPI. На рис. 13 показаны варианты расположения коммутационных перемычек JP1–JP3, соответствующие перечисленным выше источникам загружаемых данных.

Расположение коммутационных перемычек JP1–JP3 для различных вариантов загрузки кристалла XC7Z010 или XC7Z020 в инструментальном модуле MicroZed Board

Рис. 13. Расположение коммутационных перемычек JP1–JP3 для различных вариантов загрузки кристалла XC7Z010 или XC7Z020 в инструментальном модуле MicroZed Board

Для тактирования программируемой системы на кристалле семейства Zynq-7000 AP SoC, образующей основу рассматриваемого инструментального модуля, применяется внешний сигнал синхронизации с частотой 33,33 МГц. Это значение частоты полностью соответствует рекомендациям, приведенным в [4]. Внешний тактовый сигнал используется, прежде всего, для синхронизации работы процессорной системы кристалла XC7Z010 или XC7Z020. Этот сигнал вырабатывается генератором, который реализован на базе микросхемы DSC1001DI1-033.3300, выпускаемой компанией Discera, Inc. Схема синхронизации кристалла расширяемой процессорной платформы семейства Zynq-7000 AP SoC в инструментальном модуле MicroZed Board изображена на рис. 14.

Схема синхронизации кристалла XC7Z010 или XC7Z020 в инструментальном модуле MicroZed Board

Рис. 14. Схема синхронизации кристалла XC7Z010 или XC7Z020 в инструментальном модуле MicroZed Board

Тактирование аппаратной части встраиваемой системы, конфигурируемой на базе ресурсов программируемой логики, осуществляется внутренними сигналами синхронизации, формируемыми инфраструктурой процессорной системы с помощью блоков фазовой автоподстройки частоты (Phase-LockedLoop, PLL). Кроме того, для этой цели можно применять дополнительные внешние сигналы синхронизации, поступающие через соответствующие контакты коммутационных разъемов. Эти контакты сопряжены со специальными выделенными выводами кристалла XC7Z010 или XC7Z020, предназначенными для подключения сигналов синхронизации.

В состав блока управления и индикации инструментального модуля MicroZed Board входят кнопочный переключатель и светодиодный индикатор, которые подключены к портам ввода/вывода общего назначения процессорной системы используемого кристалла расширяемой вычислительной платформы семейства Zynq-7000 AP SoC. Кнопочный переключатель может применяться для выполнения операций сброса, инициализации, переключения режимов работы отдельных блоков разрабатываемых встраиваемых микропроцессорных систем и управления процессом их отладки. Светодиодный индикатор предоставляет возможность визуального контроля функционирования реализуемых систем и состояния выбранного сигнала в процессе отладки. Дополнительные элементы управления и индикации можно подключать к рассматриваемому аппаратному модулю посредством коммутационных разъемов.

Схема сброса процессорной системы кристалла расширяемой вычислительной платформы XC7Z010 или XC7Z020 вырабатывает сигналы, инициирующие очистку содержимого всех элементов памяти процессорного блока, включая регистры. В ее состав входит схема автоматического сброса при подаче напряжения питания (Power on Reset) и кнопка принудительного сброса PS_RST. Схема Power on Reset удерживает процессорную систему при включении в состоянии сброса до тех пор, пока напряжение питания не достигнет необходимого номинального уровня. Кнопка PS_RST предоставляет возможность сброса процессорной системы в любой момент времени.

Разъем расширения, соответствующий требованиям спецификации PMOD, позволяет подключать к отладочной плате MicroZed Board различные модули, дополняющие периферийные ресурсы кристалла расширяемой вычислительной платформы семейства Zynq-7000 AP SoC. Этот разъем сопряжен с мультиплексируемыми входами/выходами процессорной системы кристалла XC7Z010 или XC7Z020. Спецификацию PMOD, разработанную компанией Digilent, Inc., поддерживают и другие производители. В частности, компания Maxim Integrated Products выпустила комплект Maxim Analog Essentials, включающий в себя 15 периферийных модулей, выполненных на базе интегральных микросхем, предлагаемых этим же производителем. Подробная информация об архитектуре и основных характеристиках периферийных модулей, входящих в состав этого комплекта, представлена в [24].

Коммутационный блок инструментального модуля MicroZed Board образуют два 100-контактных разъема, которые предназначены для присоединения этого модуля к отладочным платам или к платам разрабатываемых систем. Кроме того, эти разъемы позволяют подключать различные внешние устройства к рассматриваемому модулю. К контактам коммутационных разъемов подведены следующие группы сигналов (цепей):

  • пользовательские входы/выходы блоков ввода/вывода, входящих в состав ресурсов программируемой логики кристалла расширяемой вычислительной платформы семейства Zynq-7000 AP SoC;
  • пользовательские мультиплексируемые входы/выходы процессорной системы кристалла XC7Z010 или XC7Z020;
  • сигналы JTAG-интерфейса;
  • входные сигналы аналого-цифрового блока XADC программируемой системы на кристалле;
  • сигналы управления и сброса;
  • цепи питания.

Более подробные сведения о сигналах, поступающих на разъемы коммутационного блока, приведены в таблицах 2 и 3.

Таблица 2. Сигналы, подключенные к коммутационному разъему № 1 инструментального модуля MicroZed Board

Тип сигналов

Условное обозначение сигналов

Источник сигналов

Количество контактов разъема

Пользовательские входы/выходы программируемой логики PL

I/Os

Zynq-7000 AP SoCBank 34

49

Сигналы порта JTAG-интерфейса

TMS_0

Zynq-7000 AP SoCBank 0

5

TDI_0

TCK_0

TDO_0

Carrier_SRST#

Базовая плата

Входы аналого-цифрового блока XADC

VP_0

Zynq-7000 AP SoCBank 0

4

VN_0

DXP_0

DXN_0

Сигналы управления

PUDC_B / IO

Zynq-7000 AP SoCBank 34

2

DONE

Zynq-7000 AP SoCBank 0

Линии напряжений питания

PWR_Enable

Базовая плата

1

Vin

4

GND

23

VCCO_34

3

VBATT

Базовая плата

1

Пользовательские входы/выходы программируемой логики PL(только в модулях с кристаллом XC7Z020)

I/Os

Zynq-7000 AP SoCBank 13

8

Таблица 3. Сигналы, подключенные к коммутационному разъему № 2 инструментального модуля MicroZed Board

Тип сигналов

Условное обозначение сигналов

Источник сигналов

Количество контактов разъема

Пользовательские входы/выходы программируемой логики PL

I/Os

Zynq-7000 AP SoCBank 34

50

Сигналы порта Pmod

PS PmodMIO[0,9-15]

Zynq-7000 AP SoCBank 500

8

Сигналы управления

Init_B_0

Zynq-7000 AP SoCBank 0

1

Линии напряжений питания

Vccio_EN

Модуль/ Базовая плата

1

PG_MODULE

1

Vin

Базовая плата

5

GND

23

VCCO_35

3

Пользовательские входы/выходы программируемой логики PL

(только в модулях с кристаллом XC7Z020)

I/Os

Zynq-7000 AP SoCBank 13

8

Схема формирования питающих напряжений инструментального модуля MicroZed Board реализована на базе интегральных стабилизаторов импульсного и линейного типа, выпускаемых компанией Texas Instruments. Эти интегральные стабилизаторы вырабатывают следующие уровни напряжения с учетом рекомендуемой фирмой Xilinx последовательности их включения:

  • 1 В, предназначенный для питания ядра кристалла расширяемой вычислительной платформы семейства Zynq-7000 AP SoC (VCCINT);
  • 1,5 В, необходимый для питания выходных каскадов блоков ввода/вывода кристалла XC7Z010 или XC7Z020, предназначенных для подключения элементов оперативной памяти (VCCODDR);
  • 1,8 В, используемый для питания различных специализированных аппаратных блоков кристалла расширяемой процессорной платформы (VCCAUX);
  • 3,3 В, применяемый для питания выходных каскадов блоков ввода/вывода кристалла XC7Z010 или XC7Z020 (VCCO);
  • 1,8 В, предназначенный для питания аналого-цифрового блока XADC (VXADC) кристалла расширяемой вычислительной платформы;
  • 0,75 В, необходимый для согласования элементов внешней синхронной динамической оперативной памяти (VDDR_TT);
  • 5 В, применяемый в качестве источника питания интерфейса USB-Host Vbus.

Последовательность включения различных уровней напряжений на выходах схемы питания инструментального модуля MicroZed Board при его автономном использовании показана на рис. 15.

Последовательность включения напряжений питания инструментального модуля MicroZed Board

Рис. 15. Последовательность включения напряжений питания инструментального модуля MicroZed Board

Следует обратить внимание на то, что напряжение питания выходных каскадов блоков ввода/вывода кристалла XC7Z010 или XC7Z020, относящихся к банкам 34 и 35, подается через соответствующие контакты коммутационных разъемов с платы, на которую устанавливается рассматриваемый аппаратный модуль. Для варианта совместного применения инструментального модуля MicroZed Board с отладочной платой или платой разрабатываемой системы последовательность включения различных напряжений питания представлена на рис. 16.

Последовательность включения напряжений питания инструментального модуля MicroZed Board при подключении его к отладочной плате

Рис. 16. Последовательность включения напряжений питания инструментального модуля MicroZed Board при подключении его к отладочной плате

Структурная схема узла формирования питающих напряжений рассматриваемого аппаратного модуля изображена на рис. 17.

Структурная схема узла питания инструментального модуля MicroZed Board

Рис. 17. Структурная схема узла питания инструментального модуля MicroZed Board

В качестве первичного источника для схемы питания можно использовать постоянное напряжение 5 или 12 В, которое может подаваться тремя путями:

  • через разъем Barrel Jack, предназначенный для подключения сетевого адаптера;
  • через коммутационные разъемы с подключенной отладочной платы;
  • через разъем, сопряженный с интерфейсным мостом USB-UART (только напряжение 5 В).

Формирование основных уровней напряжений питания 1, 1,5, 1,8 и 3,3 В осуществляется интегральными стабилизаторами импульсного типа TLV62130. Для обеспечения рекомендуемой последовательности их включения используется сигнал, вырабатываемый на выходе PG (Power Good), который информирует о достижении выходного напряжения стабилизатора номинального уровня. Этот сигнал подается на вход разрешения EN следующей микросхемы TLV62130 или TPS51206. Таким образом, активизация выхода очередного стабилизатора напряжения производится только после достижения предыдущим заданного выходного уровня. Интегральный стабилизатор линейного типа TPS51206 обеспечивает значение напряжения 0,75 В, предназначенное для согласования элементов внешнего синхронного динамического ОЗУ. Импульсный стабилизатор TLV62150 вырабатывает уровень напряжения 5 В (USB-Host Vbus) при использовании в качестве исходного источника напряжения 12 В.

 

Дополнительные аппаратные средства

Для расширения функциональных возможностей инструментального модуля MicroZed Board компания Avnet Electronic Marketing запланировала в ближайшее время выпустить базовую плату ввода/вывода I/O CarrierCard. Эта плата предоставляет полный доступ ко всем пользовательским входам/выходам кристалла расширяемой процессорной платформы семейства Zynq-7000 AP SoC, которые подключены к контактам коммутационных разъемов в рассматриваемом аппаратном модуле. Кроме того, базовая плата ввода/вывода I/O Carrier Cardобеспечивает возможность одновременного подключения до 12 периферийных модулей, поддерживающих спецификацию PMOD, формирование дополнительного сигнала синхронизации и напряжений питания для инструментального модуля MicroZed Board, а также эффективное управление процессом отладки разрабатываемых встраиваемых микропроцессорных систем. Конструктивное исполнение этой платы представлено на рис. 18.

Конструктивное исполнение базовой платы ввода/вывода I/O Carrier Card

Рис. 18. Конструктивное исполнение базовой платы ввода/вывода I/O Carrier Card

Структурное представление архитектуры базовой платы ввода/вывода I/O Carrier Card изображено на рис. 19.

Структурное представление архитектуры базовой платы ввода/вывода I/O Carrier Card

Рис. 19. Структурное представление архитектуры базовой платы ввода/вывода I/O Carrier Card

В состав этой платы входят следующие элементы:

  • Два коммутационных разъема, расположение которых соответствует конструктивному исполнению инструментальных модулей семейства MicroZed.
  • Генератор сигнала синхронизации.
  • 12 разъемов расширения, удовлетворяющих требования спецификации PMOD компании Digilent, Inc.
  • Стандартный разъем порта JTAG-интерфейса PC
  • Разъем Xilinx AMS, предназначенный для подключения внешних сигналов к встроенному аналого-цифровому блоку XADC.
  • Кнопочные и DIP-переключатели, сопряженные с пользовательскими выводами программируемой логики кристалла расширяемой процессорной платформы семейства Zynq-7000 AP SoC, установленного на плате инструментального модуля MicroZed Board.
  • Светодиодные индикаторы, подключенные к пользовательским выводам программируемой системы на кристалле, образующей основу аппаратного модуля MicroZed Board.
  • Кнопки сброса процессорной системы и принудительного реконфигурирования программируемой логики кристалла XC7Z010 или XC7Z020, расположенного на плате инструментального модуля MicroZed Board.
  • Элемент постоянного перепрограммируемого запоминающего устройства EEPROM емкостью 1 кбайт.
  • Интегральные стабилизаторы, формирующие уровни напряжения, необходимые для функционирования аппаратного модуля MicroZed Board.
  • Разъем, предназначенный для подключения сетевого адаптера питания с выходным напряжением 5 В, который поставляется совместно платой ввода/вывода I/O Carrier Card.

Коммутационные 100-контактные разъемы обеспечивают возможность подключения к плате ввода/вывода I/O Carrier Card различных инструментальных модулей семейства MicroZed. Генератор сигнала синхронизации формирует сигнал с частотой 100 МГц, который можно использовать для тактирования аппаратной части встраиваемой микропроцессорной системы, реализуемой на базе ресурсов программируемой логики кристалла XC7Z010 или XC7Z020. Разъемы расширения, соответствующие требованиям спецификации PMOD, сопряжены с пользовательскими выводами программируемой логики и мультиплексируемыми входами/выходами процессорной системы кристалла расширяемой вычислительной платформы семейства Zynq-7000 AP SoC, используемого в составе инструментального модуля MicroZed Board.

Стандартный разъем порта JTAG-интерфейса позволяет применять для загрузки и обратного считывания конфигурационных данных кристалла XC7Z010 или XC7Z020 универсальные загрузочные кабели фирмы Xilinx (Platform Cable USB II и Parallel Cable IV (PC IV)), а также соответствующие средства компании Digilent, Inc. (JTAG HS1 Programming Cable и JTAG HS2 Programming Cable). Разъем Xilinx AMS обеспечивает доступ к внутреннему двухканальному 12-разрядному АЦП с мультиплексируемыми входами и интегрированному датчику температуры кристалла расширяемой вычислительной платформы семейства Zynq-7000 AP SoC, а также возможность подачи напряжения питания и опорного напряжения для аналого-цифрового блока XADC. Этот разъем также предоставляет возможность непосредственного подключения дополнительного модуля коммутации аналоговых сигналов AMS101 Evaluation Card, который выпускается фирмой Xilinx [25]. Основные характеристики и архитектура этого коммутационного модуля представлены в [15].

Кнопочные и DIP-переключатели базовой платы ввода/вывода I/O Carrier Card можно использовать для изменения режимов работы реализуемых встраиваемых микропроцессорных систем, а также для управления процессом их отладки. Светодиодные индикаторы позволяют контролировать процессы функционирования и отладки аппаратной части и ПО этих систем. Кнопки сброса процессорной системы и принудительного реконфигурирования программируемой логики предоставляют возможность инициализации кристалла расширяемой процессорной платформы XC7Z010 или XC7Z020, применяемого в составе аппаратного модуля MicroZed Board, когда это необходимо.

Элемент ППЗУ EEPROM можно использовать в качестве энергонезависимой памяти данных небольшого объема. Интегральные стабилизаторы базовой платы ввода/вывода I/O Carrier Card формируют уровни напряжений питания выходных каскадов блоков ввода/вывода и аналого-цифрового блока XADC кристалла расширяемой вычислительной платформы семейства Zynq-7000 AP SoC, установленного в подключаемом аппаратном модуле.

Базовая плата ввода/вывода I/O Carrier Card можно эффективно применять в качестве инструмента прототипирования встраиваемых микропроцессорных систем различного назначения, а также в процессе их аппаратной отладки. При разработке встраиваемых систем с интерактивным графическим интерфейсом совместно с аппаратным модулем MicroZed Board и платой ввода/вывода I/O Carrier Card целесообразно использовать инструментальный комплект 7-inch Zed Touch Display Kit, также предлагаемый компанией AvnetElectronic Marketing. В состав этого комплекта входят следующие компоненты:

  • ЖК-дисплей WVGA со светодиодной подсветкой и разрешающей способностью 800×480 точекLQ070Y3LG4A компании Sharp Microelectronics;
  • емкостная сенсорная панель Avnet 7″ Projected Capacitive (PCAP) Touch Overlay, поддерживающая режим автокалибровки и полностью соответствующая требованиям промышленного исполнения;
  • контроллер сенсорной панели PCAP Controller Board;
  • модуль графического адаптера ALI3 Sharp7;
  • стандартный интерфейсный кабель DisplayPort;
  • сетевой адаптер питания с выходным напряжением 12 В;
  • стойки для вертикального расположения ЖК-дисплея и сенсорной панели.

Вариант совместного применения аппаратного модуля MicroZed Board, платы ввода/вывода I/O CarrierCard и инструментального комплекта 7-inch Zed Touch Display Kit для отладки интерактивных встраиваемых систем показан на рис. 20. Для этого варианта компания Avnet Electronic Marketing предоставляет соответствующий демонстрационный проект, реализуемый на базе кристалла расширяемой процессорной платформы XC7Z010 или XC7Z020.

Применение инструментального комплекта 7-inch Zed Touch Display Kit с аппаратным модулем MicroZed Board и платой ввода/вывода I/O Carrier Card

Рис. 20. Применение инструментального комплекта 7-inch Zed Touch Display Kit с аппаратным модулем MicroZed Board и платой ввода/вывода I/O Carrier Card

Вся документация на инструментальный комплект 7-inch Zed Touch Display Kit представлена в соответствующем разделе на сайте [22].

 

Заключительные рекомендации

Компактное конструктивное исполнение и сравнительно низкая стоимость инструментального модуля MicroZed Board позволяют рекомендовать его в качестве штатного варианта реализации проектируемых встраиваемых микропроцессорных систем, который может функционировать автономно или легко интегрироваться в различные комплексы. Применение этого встраиваемого модуля обеспечивает существенное сокращение времени разработки новых систем за счет исключения этапов проектирования и изготовления печатной платы, а также монтажа компонентов и последующего тестирования. Этот аппаратный модуль целесообразно использовать также в учебных лабораториях университетов для практического изучения различных дисциплин. В частности, инструментальный модуль MicroZed Board можно применять в составе лабораторных стендов, предназначенных для освоения современных методов проектирования цифровых встраиваемых микропроцессорных систем с динамически изменяемой архитектурой, интерактивных систем управления, мультимедийных систем, устройств цифровой обработки сигналов, систем сбора и обработки данных.

За дополнительной информацией об инструментальных комплектах MicroZed Evaluation Kit, 7-inch ZedTouch Display Kit и плате ввода/вывода I/O Carrier Card следует обращаться в компанию SILICA An Avnet [26], являющуюся официальным дистрибьютором продукции фирм Xilinx, Texas Instruments, Spansion, Micron Technology, Inc. и Maxim Integrated Products в странах Европы, включая Россию, Беларусь и Украину.

Литература
  1. Zynq-7000 All Programmable SoC Overview.Advance Product Specification. Xilinx, 2012.
  2. Zynq-7000 All Programmable SoC (XC7Z010 and XC7Z020): DC and AC Switching Characteristics. Xilinx, 2012.
  3. Zynq-7000 All Programmable SoC (XC7Z030 and XC7Z045): DC and AC Switching Characteristics. Xilinx, 2012.
  4. Zynq-7000 All Programmable SoC Technical Reference Manual. Xilinx, 2012.
  5. Zynq-7000 All Programmable SoC: Concepts, Tools, and Techniques (CTT) A Hands-On Guide to Effective Embedded System Design. Xilinx, 2012.
  6. Zynq-7000 All Programmable SoC Software Developers Guide. Xilinx, 2012.
  7. 7 Series FPGAs and Zynq-7000 All Programmable SoC XADC Dual 12-Bit 1 MSPS Analog-to-Digital Converter User Guide.
  8. 7 Series FPGAs SelectIO Resources User Guide. Xilinx, 2011.
  9. 7 Series FPGAs Clocking Resources User Guide. Xilinx, 2011.
  10. 7 Series FPGAs Memory Resources User Guide. Xilinx, 2012.
  11. 7 Series FPGAs Configurable Logic Block User Guide. Xilinx, 2012.
  12. 7 Series FPGAs GTX Transceivers User Guide. Xilinx, 2011.
  13. 7 Series FPGAs Integrated Block for PCIe User Guide. Xilinx, 2012.
  14. 7 Series DSP48E1 Slice User Guide. Xilinx, 2012.
  15. Зотов В. Аппаратные средства разработки и отладки встраиваемых микропроцессорных систем, проектируемых на основе расширяемых вычислительных платформ фирмы Xilinx семейства Zynq-7000 AP SoC// Компоненты и технологии. 2013. № 1.
  16. Зотов В. ZedBoard— эффективный инструмент разработки и отладки встраиваемых микропроцессорных систем, проектируемых на основе расширяемых вычислительных платформ фирмы Xilinx семейства Zynq-7000 AP SoC // Компоненты и технологии. 2013. № 6.
  17. MicroZed Hardware User’s Guide. Avnet Electronics Marketing, 2013.
  18. MicroZed Getting Started Guide. Avnet Electronics Marketing, 2013.
  19. ZedBoard RevB Schematic. Avnet Electronics Marketing, 2013.
  20. Зотов В. Проектирование цифровых устройств на основе ПЛИС фирмы Xilinx в САПР WebPack ISE. М.: Горячая линия – Телеком, 2003.
  21. Зотов В. Ю. Проектирование встраиваемых микропроцессорных систем на основе ПЛИС фирмы Xilinx. М.: Горячая линия – Телеком, 2006.
  22. microzed.org
  23. zedboard.org
  24. Зотов В. Расширение функциональных возможностей отладочных средств компании Avnet ElectronicMarketing с помощью периферийных модулей фирмы Maxim Integrated Products // Компоненты и технологии. 2013. № 7.
  25. AMS101 EvaluationCardUserGuide. Xilinx, 2012.
  26. silica.com

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *