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ARTIX-7 FPGA 开发平台用户手册 AX7103 REV 1.0 版芯驿电子科技（上海）有限公司黑金动力社区

AX7103 Datasheet 目录一、开发板简介 ............................................................................................................... 5 二、 FPGA 核心板 ............................................................................................................ 8 (一) 简介 .................................................................................................................... 8 (二) FPGA .................................................................................................................. 9 (三) 有源差分晶振 .................................................................................................. 11 (四) DDR3 ............................................................................................................... 13 (五) QSPI Flash ...................................................................................................... 17 (六) LED 灯 .............................................................................................................. 19 (七) 复位按键 .......................................................................................................... 20 (八) JTAG 接口 ........................................................................................................ 20 (九) 电源接口 .......................................................................................................... 21 (十) 扩展接口 .......................................................................................................... 22 (十一) 电源 .................................................................................................................. 30 (十二) 结构图 .............................................................................................................. 33 三、扩展板...................................................................................................................... 34 (一) 简介 .................................................................................................................. 34 (二) 千兆以太网接口 .............................................................................................. 35 (三) PCIe x4 接口 ................................................................................................... 38 (四) HDMI 输出接口 ............................................................................................. 40 (五) HDMI 输入接口 ............................................................................................. 42 (六) SD 卡槽 ............................................................................................................ 44 (七) USB 转串口 ..................................................................................................... 45 (八) EEPROM 24LC04 .......................................................................................... 46 (九) 扩展口 .............................................................................................................. 47 (十) JTAG 接口 ........................................................................................................ 51 (十一) XADC 接口（默认不安装） ......................................................................... 52 (十二) 按键 .................................................................................................................. 54 2 / 57 Http://www.heijin.org

AX7103 Datasheet (十三) LED 灯 .............................................................................................................. 55 (十四) 供电电源 .......................................................................................................... 56 3 / 57 Http://www.heijin.org

AX7103 Datasheet 黑金 ARTIX-7 系列的高端 FPGA 开发平台（型号：AX7103）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 ARTIX-7 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。在底板设计上我们设计了丰富的外围接口，比如一路 PCIex4 接口，两路千兆以太网接口，一路 HDMI 输出接口，一路 HDMI 输入接口，Uart 接口，SD 卡接口等等。满足用户各种 PCIe 高速数据传输，视频图像处理和工业控制的要求，是一款" 全能级“的 FPGA 开发平台。为高速视频传输，网络和 PCIe 通信及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 FPGA 开发的学生、工程师等群体。 4 / 57 Http://www.heijin.org

AX7103 Datasheet 一、开发板简介在这里，对这款 AX7103 FPGA 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 FPGA + 2 个 DDR3 + QSPI FLASH 构成，承担 FPGA 高速数据处理和存储的功能，加上 FPGA 和两片 DDR3 之间的高速数据读写，数据位宽为 32 位，整个系统的带宽高达 25Gb/s（800M*32bit)；另外两片 DDR3 容量高达 8Gbit，满足数据处理过程中对高缓冲区的需求。我们选用的 FPGA 为 XILINX 公司 ARTIX-7 系列的 XC7A100T 芯片。我们选用的 FPGA 是 BGA 484 封装。XC7A100T 和 DDR3 之间通信的时钟频率达到 400Mhz，数据速率为 800Mhz，充分满足了高速多路数据处理的需求。另外 XC7A100T FPGA 带有 4 路 GTP 高速收发器，每路速度高达 6.6Gb/s，非常适合用于光纤通信和 PCIe 数据通信。底板为核心板扩展了丰富的外围接口，其中包含一个 PCIex4 接口、2 路千兆以太网接口、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 XADC 连接器接口、2 路 40 针的扩展口和一些按键，LED 和 EEPROM 电路。下图为整个开发系统的结构示意图： 5 / 57 Http://www.heijin.org LED*4CP2102USB UARTPCIe x 4KSZ9031以太网网口按键*240针IO扩展口SiI9134HDMI输出XADC接口SD CardJTAGXILINXARTIX-7 FPGA200Mhz148.5MhzDDR3DDR3QSPIFLASH核心板40针IO扩展口KSZ9031以太网网口SiI9013HDMI输入

AX7103 Datasheet 通过这个示意图，我们可以看到，我们这个开发平台所能实现的功能。  Artix-7 FPGA 核心板由 XC7A100T+8Gb DDR3+128Mb QSPI FLASH 组成，另外有两个高精度 Sitime 公司的 LVDS 差分晶振，一个是 200MHz，另一个是 148.5MHz，为 FPGA 系统和 GTP 模块提供稳定的时钟输入。 1 路 PCIe x4 接口支持 PCI Express 2.0 标准，提供 PCIe x4 高速数据传输接口，单通道通信速率可高达 5GBaud。 2 路 10/100M/1000M 以太网 RJ-45 接口千兆以太网接口芯片采用 Micrel 公司的 KSZ9031RNX 以太网 PHY 芯片为用户提供网络通信服务。KSZ9031RNX 芯片支持 10/100/1000 Mbps 网络传输速率; 全双工和自适应。 一路 HDMI 输出我们选用了 Silion Image 公司的 SIL9134 HDMI 编码芯片，最高支持 1080P@60Hz 输出，支持 3D 输出。 一路 HDMI 输入我们选用了 Silion Image 公司的 SIL9013 HDMI 解码芯片，最高支持 1080P@60Hz 输入，支持不同格式的数据输出。 一路 USB Uart 接口一路 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 卡座一路 Micro SD 卡座，支持 SD 模式和 SPI 模式。 EEPROM 板载一片 IIC 接口的 EEPROM 24LC04; 二路 40 针扩展口预留 2 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 口 10 针 2.54mm 标准的 JTAG 口，用于 FPGA 程序的下载和调试; 按键 6 / 57 Http://www.heijin.org

AX7103 Datasheet 2 个用户按键，1 个复位按键(在核心板）； LED 灯 5 个用户发光二级管 LED（1 个在核心板，4 个在扩展板）； 7 / 57 Http://www.heijin.org

AX7103 Datasheet 二、 FPGA 核心板 (一) 简介 AC7100(核心板型号，下同)核心板，是基于 XILINX 公司的 ARTIX-7 系列 100T 的 XC7A100T-2FGG484I 这款芯片开发的高性能核心板，具有高速，高带宽，高容量等特点，适合高速数据通信，视频图像处理，高速数据采集等方面使用。这款核心板使用了 2 片 MICRON 公司的 MT41J256M16HA-125 这款 DDR3 芯片，每片 DDR 的容量为 4Gbit；2 片 DDR 芯片组合成 32bit 的数据总线宽度，FPGA 和 DDR3 之间的读写数据带宽高达 25Gb；这样的配置，可以满足高带宽的数据处理的需求。这款核心板扩展出 180 个 3.3V 电平标准普通 IO 口，15 个 1.5V 电平标准的普通 IO 口，还有 4 对 GTP 高速 RX/TX 差分信号。对于需要大量 IO 的用户，此核心板将是不错的选择。而且，FPGA 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 45*55（mm），对于二次开发来说，非常适合。 8 / 57 Http://www.heijin.org

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