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一、板卡概述
No821是一款基于 Xilinx Zynq UltraScale+ RFSOC Gen3 FPGA 的高性能 3U VPX 板。板卡使用Xilinx最新的第三代RFSOC系列，单颗芯片包含8路ADC和DAC，64-bit Cortex A53系列4核CPU，Cortex-R5F实时处理核，以及大容量FPGA。对主机接口采用PCIE接口，支持高速数据采集和传输。
应用场景：
● 高带宽数据流传输
● 波形信号发生器
● 多模式数据采集系统
● 通信接收器和发射器
● 电子战应答器
● 模拟输入输出用于数字录音或回放
● 远程监控
● 传感器接口
| 主芯片型号 |
XCZU47DR-FFVE1156-2-i
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时钟推荐最大速度
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PLL/MMCM推荐最大775M
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PS应用处理器型号
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四核 ARM cortex-A53 1333Mhz主频
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PS实时处理器型号
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双核 ARM cortex-R5 533Mhz主频
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DDR规格型号
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DDR4.型号MT40A1G16TB-062E IT:F
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PS端,8GB容量，64位宽，2400M
|
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PL端，4GB容量，32位宽，2400M
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逻辑单元(LC)
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930300
|
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查找表(LUT)
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425280
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DSP单元乘法器
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4272个
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触发器(FlipFlops)
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850560
|
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Block Ram
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38M Byte
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Ultra Ram
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22.5M Byte
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GTY(32.5G)
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8个
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PCIE
|
PCIE4.0 X8
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ADC RF 14Bit
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片上8个最大5GSPS采样率转换器
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|
DAC RF 14Bit
|
片上8个最大9.85GSPS采样率转换器
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器件温度范围
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-40 -85℃
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速度等级
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-2
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芯片等级
|
工业级
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数字部分接口描述
| PS端 |
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时钟
|
33.33M(PS)， 26M(PS GTR)
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DDR4
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1组64bit位宽DDR4，单组8GB字节
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以太网
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1路千兆88E1512,PS GEM3
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USB接口
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1路USB3.0 SLAVE
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DP接口
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1路DP口
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QSPI
|
一个QSPI，连接到PS
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SD卡槽
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PS的SD1，2.0接口，可启动(SD最大支持32G)
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EMMC存储器
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PS的SDO，MTFC32GAKAEEF-AIT，256Gb
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扩展IO口
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2路RS422;
|
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PL端
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PCIE
|
PCIE4.0 X8
|
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DDR4
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1组32bit位宽DDR4，单组4GB字节
|
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J20J连接器
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4路RS232接口，4路TTl接口
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时钟
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100M(PL)
|
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扩展IO
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22路GPIO
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板载按键与LDE指示灯
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LED和按钮
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开关机/复位，PS/PL按钮/PL LED电源状态指示/D0NE指示，USB指示等
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启动设置开关
|
一个用于启动设置的B00T拨码开关
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散热器接口
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1个12V散热器接口
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VPX连接器接口内容
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P0
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电源+12V
6路GPIO、2路PCIE差分时钟、2路PCIE 复位信号
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P1
|
8路GPIO、8路PCIE收发DATA、1路千兆网口
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|
P2
|
8路GPIO口、1路DP口、1路RS232、1路USB3.0
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前面板接口内容
射频部分功能接口参数
|
时钟
|
ADC DAC主时钟由HMC7044提供，HMC7044时钟为
“30.72M+122.88M”方案可更换“25M+100M”方案；
HMC7044预留外本振外时钟MMCX接口输入
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ADC数量
|
8路ADC，最大采样率5Gbps
|
|
DAC数量
|
8路DAC，最大采样率9.85Gbps
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射频连接器
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SSMC-JYWHD
|
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射频前端巴伦
|
型号MABA-011118，带宽10Mhz-10Ghz
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射频耦合模式
|
AC交流耦合模式，预留ADC VCOM输出
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阻抗控制
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RFSOC到巴伦差分100欧姆，巴伦到单端50Ω
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三 软件开发内容
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接口
|
AD
|
DA
|
DDR
|
PCIe
|
|
指标
|
8路
5Gbps
14bit
|
8路
9.85Gbps 14bit
|
一组2400M，
共2组
|
PCIeX8 V3.0，8GB/s
|
PL部分，主要分为：
1、PCIe XDMA部分，PCIe分为寄存器通道和数据DMA通道，寄存器用于板卡控制和状态监控，。实现参考累加数的PCIe上传，实现8GB/秒传输。
2、DDR4读写参考程序。
3、RF硬件控制，SPI用于控制板卡上PLL，ADC和DAC控制。
4、AD数据接口模块，实现AD数据采集入PL；
5、DA数据接口模块，实现DDS数据或者AD采集数据环回DA播出。
6、PL端 40路 IO的输入输出测试。
PS部分软件
ARM的DDR读写， SD卡，EMMC读写，Flash读写，网络和RS232读写。
Linux移植，甲方来完成
四、主要ADC，DAC指标
DAC隔离度：
|
环境
|
DA0(dBm)
|
DA1(dBm)
|
DA2(dBm)
|
DA1与DA0隔离度(dB)
|
DA1与DA2隔离度(dB)
|
备注
|
|
|
-64.98
|
-3.55
|
-65.70
|
61.43
|
62.15
|
DA1发送1GHz单音信号，分别用频谱仪测量两边的DA以及DA1
|
DA带内波动：
环境\频点 |
1 GHz
|
1.5 GHz
|
2GHz
|
|
太速(db)
|
0.86
|
2.10
|
3.25
|
DA带宽信号功率：
环境 |
噪声补偿开（400M@1G）
|
噪声补偿关（400M@1G）
|
|
太速
|
功率(dBm)
|
ACLR (dBc)
|
ACLR(dBc)
|
功率(dBm)
|
ACLR(dBc)
|
ACLR(dBc)
|
|
-16.32
|
-48.09
|
-50.12
|
-16.29
|
-40.49
|
-42.32
|
ADC隔离度：
环境(1GHz) |
AD0(dbfs)
|
AD1(dbfs)
|
AD2(dbfs)
|
隔离度(dB)
|
|
太速1
|
2.245
|
76.7
|
3.474
|
73.84
|
ADC带内波动：
环境\频点 |
1 GHz
|
1.5 GHz
|
2GHz
|
|
太速(db)
|
0.63
|
1.45
|
5.43
|
ADC SNR、SFDR、THD、ENOB
|
|
SNR
|
SFDR
|
THD
|
SINAD
|
ENOB
|
|
10MHz
|
68.065dBFS
|
79.332dBFS
|
-76.432dBFS
|
67.756dBFS
|
10.963Bit FS
|
|
100MHz
|
68.077dBFS
|
80.104dBFS
|
-77.209dBFS
|
67.863dBFS
|
10.981Bit FS
|
五、VPX与J20J信号定义
|
3U VPX P0
|
|
VPX管脚
|
电压
|
管脚命名
|
FPGA管脚
|
|
GA0
|
1V8
|
P0_1P8V_GPIO1
|
G12
|
|
GA1
|
1V8
|
P0_1P8V_GPIO2
|
H14
|
|
GA2
|
1V8
|
P0_1P8V_GPIO3
|
F14
|
|
GA3
|
1V8
|
S1_S5_1P8V_GPIO0
|
F13
|
|
GA4
|
1V8
|
S1_S5_1P8V_GPIO1
|
G13
|
|
GA5
|
1V8
|
P0_1P8V_GPIO0
|
F12
|
|
REF_CLK+
|
1V8
|
S2_S1_PEX_CLK5_P
|
M28
|
|
REF_CLK-
|
1V8
|
S2_S1_PEX_CLK5_N
|
M29
|
|
REF_BUS+
|
1V8
|
S3_S1_PEX_CLK5_P
|
H28
|
|
REF_BUS-
|
1V8
|
S3_S1_PEX_CLK5_N
|
H29
|
|
SM2
|
3V3
|
SM2_PCIE_RESET
|
F10
|
|
SM3
|
3V3
|
SM2_PCIE_RESET
|
F9
|
|
3U VPX P1
|
|
VPX管脚
|
电压
|
管脚命名
|
FPGA管脚
|
|
PARD0+
|
|
PCIE_RX0_P
|
A31
|
|
PARD0-
|
|
PCIE_RX0_N
|
A32
|
|
PARD1+
|
|
PCIE_RX1_P
|
B33
|
|
PARD1-
|
|
PCIE_RX1_N
|
B34
|
|
PARD2+
|
|
PCIE_RX2_P
|
D33
|
|
PARD2-
|
|
PCIE_RX2_N
|
D34
|
|
PARD3+
|
|
PCIE_RX3_P
|
F33
|
|
PARD3-
|
|
PCIE_RX3_N
|
F34
|
|
PBRD0+
|
|
PCIE_RX4_P
|
H33
|
|
PBRD0-
|
|
PCIE_RX4_N
|
H34
|
|
PBRD1+
|
|
PCIE_RX5_P
|
K33
|
|
PBRD1-
|
|
PCIE_RX5_N
|
K34
|
|
PBRD2+
|
|
PCIE_RX6_P
|
M33
|
|
PBRD2-
|
|
PCIE_RX6_N
|
M34
|
|
PBRD3+
|
|
PCIE_RX7_P
|
P33
|
|
PBRD3-
|
|
PCIE_RX7_N
|
P34
|
|
PATD0+
|
|
PCIE_TX0_P
|
B28
|
|
PATD0-
|
|
PCIE_TX0_N
|
B29
|
|
PATD1+
|
|
PCIE_TX1_P
|
C30
|
|
PATD1-
|
|
PCIE_TX1_N
|
C31
|
|
PATD2+
|
|
PCIE_TX2_P
|
D28
|
|
PATD2-
|
|
PCIE_TX2_N
|
D29
|
|
PATD3+
|
|
PCIE_TX3_P
|
E30
|
|
PATD3-
|
|
PCIE_TX3_N
|
E31
|
|
PBTD0+
|
|
PCIE_TX4_P
|
G30
|
|
PBTD0-
|
|
PCIE_TX4_N
|
G31
|
|
PBTD1+
|
|
PCIE_TX5_P
|
J30
|
|
PBTD1-
|
|
PCIE_TX5_N
|
J31
|
|
PBTD2+
|
|
PCIE_TX6_P
|
L30
|
|
PBTD2-
|
|
PCIE_TX6_N
|
L31
|
|
PBTD3+
|
|
PCIE_TX7_P
|
N30
|
|
PBTD3-
|
|
PCIE_TX7_N
|
N31
|
|
P1-RES_BUS_SE
|
1V8
|
S1_S5_1P8V_GPIO2
|
H13
|
|
P1-VBAT
|
1V8
|
S1_S5_1P8V_GPIO3
|
H15
|
|
SYS_CON
|
1V8
|
S1_S5_1P8V_GPIO4
|
J13
|
|
P1-RES_CLK_SE
|
1V8
|
S1_S5_1P8V_GPIO5
|
A14
|
|
P1-SE4
|
1V8
|
S1_S5_1P8V_GPIO6
|
J14
|
|
P1-SE5
|
1V8
|
S1_S5_1P8V_GPIO7
|
C14
|
|
P1-SE6
|
1V8
|
S1_S5_1P8V_GPIO8
|
A13
|
|
P1-SE7
|
1V8
|
S1_S5_1P8V_GPIO9
|
B13
|
|
PDRD2+
|
|
PS_ETH_DA+
|
TX : MIO65~68
RX : MIO71~74
|
|
PDTD2+
|
|
PS_ETH_DB+
|
|
PDRD2-
|
|
PS_ETH_DA-
|
|
PDTD2-
|
|
PS_ETH_DB-
|
|
PDRD3+
|
|
PS_ETH_DC+
|
|
PDTD3+
|
|
PS_ETH_DD+
|
|
PDRD3-
|
|
PS_ETH_DC-
|
|
PDTD3-
|
|
PS_ETH_DD-
|
|
3U VPX P2
|
|
VPX管脚
|
电压
|
管脚命名
|
FPGA管脚
|
|
Pn4-TX+
|
|
GT1_DP_TX_C_P
|
|
|
Pn4-TX-
|
|
GT1_DP_TX_C_N
|
|
|
Pn5-TX+
|
|
GT0_DP_TX_C_P
|
|
|
Pn5-TX-
|
|
GT0_DP_TX_C_N
|
|
|
Pn6-TX+
|
|
AUX_CH_P
|
|
|
Pn6-TX-
|
|
AUX_CH_N
|
|
|
Pn7-TX+
|
|
HOTPLUG_DET
|
|
|
PN10RX+
|
|
PS_RS232_1_TX+
|
TX : MIO35
RX : MIO34
USB:MIO53~MIO63
USBRX:V33~V34
USBTX:U31~U32
|
|
PN10TX+
|
|
PS_RS232_1_RX+
|
|
PN10RX-
|
|
PS_RS422_2_TX+
|
|
PN10TX-
|
|
PS_RS422_2_RX+
|
|
PN13RX+
|
|
ULPI0_D_P
|
|
PN13RX-
|
|
ULPI0_D_N
|
|
PN14RX+
|
|
GT2_TX_C_P
|
|
PN14TX+
|
|
GT2_USB0_RX_P
|
|
PN14RX-
|
|
GT2_TX_C_N
|
|
PN14TX-
|
|
GT2_USB0_RX_N
|
|
PN15RX+
|
|
ULPI0_CON_GND_L
|
|
PN15RX-
|
|
ULPI0_VBUS_SEL_L
|
|
Pn-SE0
|
1V8
|
S1_S5_1P8V_GPIO10
|
AH15
|
|
Pn-SE1
|
1V8
|
S1_S5_1P8V_GPIO11
|
AD13
|
|
Pn-SE2
|
1V8
|
S1_S5_1P8V_GPIO12
|
AG16
|
|
Pn-SE3
|
1V8
|
S1_S5_1P8V_GPIO13
|
AD17
|
|
Pn-SE4
|
1V8
|
S1_S5_1P8V_GPIO14
|
AP13
|
|
Pn-SE5
|
1V8
|
S1_S5_1P8V_GPIO15
|
AP12
|
|
Pn-SE6
|
1V8
|
S1_S5_1P8V_GPIO16
|
AN8
|
|
Pn-SE7
|
1V8
|
S1_S5_1P8V_GPIO17
|
AN7
|
|
J20J管脚
|
电压
|
管脚命名
|
FPGA管脚
|
|
1
|
3V3
|
XMC0_RS422TX-
|
TX：AP2
DE：AP3
R1out：AM5
RX：AM6
|
|
2
|
3V3
|
XMC0_RS422TX+
|
|
3
|
3V3
|
XMC0_RS422RX-
|
|
4
|
3V3
|
XMC0_RS422RX+
|
|
5
|
3V3
|
XMC1_RS422TX-
|
TX：AP5
DE：AP6
R1out：AP7
RX：AP8
|
|
6
|
3V3
|
XMC1_RS422TX+
|
|
7
|
3V3
|
XMC1_RS422RX-
|
|
8
|
3V3
|
XMC1_RS422RX+
|
|
9
|
3V3
|
TOP_3V3_LVTT_GPIO1
|
J20
|
|
10
|
3V3
|
TOP_3V3_LVTT_GPIO2
|
K12
|
|
11
|
|
GND
|
|
|
12
|
3V3
|
XMC2_RS422RX+
|
TX：AL16
DE：AJ13
R1out：AN14
RX：AN9
|
|
13
|
3V3
|
XMC2_RS422RX-
|
|
14
|
3V3
|
XMC2_RS422TX+
|
|
15
|
3V3
|
XMC2_RS422TX-
|
|
16
|
3V3
|
XMC3_RS422TX-
|
TX：C9
DE：D9
R1out：A9
RX：A10
|
|
17
|
3V3
|
XMC3_RS422TX+
|
|
18
|
3V3
|
XMC3_RS422RX-
|
|
19
|
3V3
|
XMC3_RS422RX+
|
|
20
|
3V3
|
TOP_3V3_LVTT_GPIO3
|
B11
|
|
21
|
3V3
|
TOP_3V3_LVTT_GPIO4
|
C11
|
| 
