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米联客MLK-F3-CZ02-AMD ZYNQ7010/7020开发平台硬件手册

文档创建者：uisrc
浏览次数：4016
最后更新：2023-09-08
HW硬件板卡
开发平台: 2_MLK-Fx
1 产品概述                                                                              
米联客开发平台和核心模块经过多次迭代升级，在工业自动化、水利电力控制设备、医疗图像设备等领域广泛应用，产品性能接受了广大客户的检验，稳定可靠。2021年因芯片普遍紧缺涨价，核心模块再次升级以确保供货稳定和降低用户的使用成本。MLK_F3-CZ02-7010/7020相比之前核心板具有更多的可用IO，更多BANK可以通过ADJ调整电压，满足数据通信使用。
核心板有多种选择，为客户提供不同需求，节约成本，DDR3单片或双片、EMMC都可选焊。
设计紧凑：核心板30(mm)x50(mm)x4.8(mm)，重量仅为10g左右，有利于设计更小的功能底板。
MLK_CZ02-7010(A)
MLK_CZ02-7010(B)
MLK_CZ02-7020
PS端可用IO数量
46个MIO
38个（MIO 0~53）
38个（MIO 0~53）
PL端可用IO数量
100个IO/48对差分对
100个IO/48对差分对
125个IO/60对差分对
总计可用IO数量
146个IO/48对差分对
138个IO/48对差分对
163个IO/60对差分对
若客户不需要使用EMMC（MIO0、9~15）和FLASH（MIO1~8）可将核心板FLASH（R16）和EMMC（R6和R49）拆除后，在自行设计的底板中使用BANK500的16个MIO。
MLK_CZ02核心板将全部IO通过连接器引出。BANK34和BANK35电压由底板提供，客户可根据自己的实际使用情况自行设计供电电压；BANK13电压在核心板上，与PS端BANK500相连，电压3.3V；PS BANK501电压1V8；所有 BANK全部组内做5mil等长，BANK13为7020独有。（BANK34=VCC_ADJ1，默认3V3；BANK35=VCC_ADJ2可调）
2 硬件参数概述
  
MLK_F3硬件参数
  
核心板型号
MLK_CZ02-7010(A)
MLK_CZ02-7010(B)
MLK_CZ02-7020
SOC型号
XC7010-1CLG400
XC7020-2CLG400
ARM主要参数
Cortex-A9  双核主频
Cortex-A9  双核主频
核心板最大功耗
3W
5W
整版最大功耗
5W
7W
FPGA主要参数
架构
FPGA
FPGA
速度等级
-1
-2
逻辑单元(Logic Cells)
28K
85K
查找表(LUTs)
17600
53200
Block  RAM(#36kb Blocks)
60
140
DSP(DSP  slices)
80
220
触发器(Flip-flops)
35200
106400
模数转换XADC
12bit*1
12bit*1
PS DDR
DDR3  256MB（单片）
  
1066MHZ*32bits
DDR3  512MB（两片）
  
1066MHZ*32bits
DDR3 1GB（两片）
  
1066MHZ*32bits
EMMC
8GB
SD卡
1路TF卡接口，一路预留的TF1卡接口（不焊接EMMC时可使用）
FLASH
128Mbit QSPI FLASH 1片 速度4bit*125Mbps
PS晶振
33.3333MHZ(核心模块上)
PL晶振
100MHZ(底板上)
千兆以太网
PS端1路千兆网 RJ48接口
PS端1路千兆网 RJ48接口
PS端1路千兆网 RJ48接口
  
PL端1路千兆网 RJ48接口
HDMI
1 路 HDMI 输出，支持 DVI1.0/HDMI1.0协议，最大输出1080@60fps
USB 2.0
通过跳线帽可自由切换HOST与OTG模式
USB 串口
底板2路  USB 转串口，MINI接口
CEP
底板2路20脚CEP接口
CAN
底板2路SN65HVD232DR
RS485
底板2路SP3485EN-L/TR
EEPROM
1路24LC02
RTC
1路DS1337
按键
底板 4 个
LED
底板 8 个
JTAG接口
1路使用下载器进行调试和下载
FEP扩展IO
FEP高速扩展接口，HR BANK，48GPIO/24对差分，修改底板跳线帽调整电压
电源输入
核心模块
5V@3A
功能底板
12V@3A
连接型号
核心模块
DF40HC-60DP-0.4Vx1 DF40HC-100DP-0.4Vx2

底板
DF40HC-60DS-0.4Vx1  DF40HC-100DS-0.4Vx2

FEP-底板
泰科5177983

FEP-子卡
泰科5177984
外形尺寸
核心模块
30mm*50mm
功能底板
125mm*80mm
连接器合高
5mm
3 核心模块
image.jpg

4     功能底板
MLK_F3开发板标注如下：
image.jpg
5 硬件详细描述
1:ZYNQ SOC
image.jpg

MLK_CZ02核心板搭载了一颗XILINX ZYNQ可编程FPGA芯片，MLK_CZ02-7010A/B 核心板使用主芯片型号XC7Z010-1CLG400，MLK_CZ02-7020核心板使用主芯片型号XC7Z020-2CLG400核心板FPGA芯片资源如下表所示。
表5-1 核心板FPGA芯片资源
  
名称
  
XC7Z010-1CLG400
XC7Z020-2CLG400
逻辑单元(Logic Cells)
28K
85K
查找表（LUT）
17600
53200
Block RAM大小(#36KbBlocks)
60
140
DSP处理单元（DSP slices  GMACs）
80
220
触发器（Flip-flops）
35200
106400
模数转换XADC
12bit*1
12bit*1
速度等级
-1
-2
温度等级
工业级
工业级

2:DDR内存
image.png

MLK_CZ02核心板可选择搭载的DDR3内存。7010A搭载DDR单片内存大小是256MB，数据接口16bit；7010B搭载DDR单片内存大小是256MB，数据接口16bit，两片512MB；7020搭载的DDR单片内存大小是512MB据接口16bit，两片1GB。
注意：由于Vivado 软件中DDR的型号不全，为兼容核心板使用的DDR,在使用软件时，选择DDR型号：MT41K128M16 JT-125/MT41K256M16 RE-125。
表 5-2-1 MLK_CZ02系列使用DDR型号
  
核心板型号
  
DDR型号
DDR容量
厂家
位号
MLK_CZ02-7010(A)
MT41K128M16JT-125  IT:K
单片256MB，1片共256MB
Micron
U2,
MLK_CZ02-7010(B)
MT41K128M16JT-125  IT:K
单片256MB，2片共512MB
Micron
U2,U3,
MLK_CZ02-7020
MT41K256M16TW-107  IT:P
单片512MB，2片共1GB
Micron
U2,U3,
MLK_CZ02 的 DDR3 采用了 1.35V 电压标准，并且具备终端补偿电阻。PCB 布线的时候终端补偿电阻尽量靠近了 DDR3 内存，确保了最高速度可以达到 1066MHZ。



image.jpg

image.jpg

3:QSPI
image.png

核心板具有一片4bit SPI FLASH,型号是N25Q128A13ESE40F。FLASH可用于保存数据和代码，
初始化PL和PS部分子系统。后期会替换成型号W25Q128FVSIG的FALSH芯片。
N25Q128A 主要技术参数
• 128Mbit
• x1, x2, and x4支持
• 工作于 3.3V
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4:EMMC
image.png

MLK_CZ02 核心板MLK_CZ02-7010(B)和MLK_CZ02-7020焊接了8GB大容量的EMMC。EMMC连接到了 ZYNQ的SD1接口，接口采用的是SD模式。EMMC具备体积小，容量大，使用方便，速度快等有点，数据时钟可以达到50MHZ。直接焊接在核心板上，可以使用在震动或者环境相对恶劣的场合。也可以选择不焊接EMMC的MLK_CZ02-7010(A)，将原EMMC的IO用作TF1的IO（底板默认不焊接TF1）。
表5-4-1 MLK_CZ02使用EMMC型号
  
核心板型号
  
EMMC型号
容量/片
厂家
位号
MLK_CZ02-7010(A)
NC



MLK_CZ02-7010(B)
MTFC8GAKAJCN-4M IT
8GB
Micron
U11
MLK_CZ02-7020
MTFC8GAKAJCN-4M IT
8GB
Micron
U11






image.png

5:SD接口
image.png

开发板TF-CARD与主芯片PS部分连接，支持SDIO模式。TF-CARD可以用来保存数据和程序， 如LIUNX 操作系统。PS部分相关的引脚是MIO[40-47]，其中包含了TF卡检测信号。 TF卡由于没有写保护功能，因此写保护不起作用。由于TF卡工作在3.3V，而MLK_F3的MIO[40-47]工作于1.8V，因此使用了TXS02612作为电平桥接芯片。
PS部分的SDIO IO在ZYNQ IP中配置，通过阅读原理图，可以快速正确定位TF卡所在的SDIO0的MIO的位置。
MLK_F3同时将核心板EMMC的IO引出至TF1，默认不焊接。
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6:PS系统时钟
       对于PS的系统输入时钟只需要在ZYNQ IP核中正确设置时钟频率，不需要进行PIN脚约束。
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7:PL时钟
       底板具备一颗100MHZ时钟输入到ZYNQ芯片PL端的BANK35的GC管脚P端，供PL端的IO使用。
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8:上电复位
开发平台上电复位信号是 PS_POR_B，此复位信号接到上电复位芯片TPS3106K33DNVR。底板将不再把MR引出，用户如有需要DDR复位的可将MR单独引出。

开发平台外部复位信号是PS_SRST_B，此复位信号接到功能底板的按键输入。下拉复位全局功能。
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9:模式开关
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模式开关SW1在底板上，通过设置模式开关，可以实现JTAG模式、SD卡模式、QSPI模式的切换。
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10:以太网
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开发板底板具有2路千兆以太网口，用户进行千兆网络通信开发，收发总线与对应时钟严格等长。采用的PHY型号为RTL8211，后期会使用国产PHY芯片YT8531。
搭配主芯片7010的核心板因为管脚问题IO只够使用PS端网口（ETH），PL端网口（ETHA）只有7020核心板才能使用。因此在购买7010系列整版时U40的PHY芯片不焊接。
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11:USB2.0接口
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USB2.0使用USB3320芯片，连接FPGA的MIO29~39&MIO46，使用排针通过跳线帽切换ID的上拉接VDD33（3V3）和下拉接地（GND）达到两种模式的切换HOST（上拉），OTG（下拉）。
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12:USB_MINI串口
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UART通过CP2104 USB转串口芯片实现和电脑通信，用于信息调试。后期也会使用CH9102，是CP2104芯片的替换型号.
读者需要注意，这的UART_TXD实际上是数据是从UART芯片到FPGA芯片，UART_RXD数据是从ZYNQ芯片到UART芯片。
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13:HDMI接口
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功能底板的HDMI输出接口直接由FPGA驱动，支持最大1080@60fps输出。
       功能底板的原理图中，为了快速直观定位到FPGA的PIN脚，在定义的功能网络部分有具体的FPGA PIN脚号。
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14:EEPROM&RTC
DS1337是一款低功耗，具有56字节非失性RAM的全BCD码时钟日历实时时钟芯片。
M24C02是基于I2C总线的存储器件，遵循二线制协议，它具有接口方便，体积小，数据掉电不丢失等特点。
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image.png

15:摄像头接口
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搭配主芯片7010的核心板因为管脚问题IO只够使用J5，J6只有7020核心板才能使用（BANK13为7020独有bank）。

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16:按键
4个按键，其中1路复位按键，1路MIO按键，2路PL按键。
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17:CAN
底板上有2路CAN通信接口，连接到PL端BANK35的IO上，CAN收发芯片选用了TI公司的SN65HVD232DR 芯片。工作在3.3V。
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18:RS485
底板上有2路RS485通信接口，连接到PL端BANK35的IO上。
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19:LED
开发板共有8路LED，其中1路PS端MIO的LED，7路PL端LED。
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20:JTAG接口
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底板具有一路JTAG接口，以供下载和调试。
核心板仅引出JTAG的IO，未做测试接口，用户自行设计底板时需要做JTAG接口。
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21:FEP高速扩展接口
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MLK_F3有48个IO/24对差分，管脚定义如下：

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22:电源管理
22.1核心板电源管理
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22.2底板电源管理
MLK_F3底板具有一个12V电源供电接口。此接口电源供电，可以用于实际开发和测试，请使用配套电源或稳压电源对开发板进行供电，板卡配套电源为DC-12V/3A。为防止底板3V3电源先启动，从核心板引出PG_1V35接到U6、U46的EN管脚。

image.jpg


客户通过底板的排针使用跳线帽即可改变VADJ电压（bank35电压），BANK35电压由底板提供。BANK34电压由底板3V3提供，客户自行设计底板时可自由选择BANK34与BANK35电压。BANK13电压为固定3V3由核心板提供。PS端电压也是由核心板提供固定电压。
23:散热片
image.png

FPGA正常工作时会产生大量的热量，开发板主芯片增加了一个散热片，防止芯片过热。若使用时还是过热可自行添加风扇，底板上有风扇的预留接口J13。
6 结构尺寸图
核心板结构尺寸图：30（mm）x50（mm） PCB：12层
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  底板尺寸结构图：80（mm）x125（mm） PCB：6层

image.jpg

附录1:命名规则

米联客硬件全新启用新的命名规则，对于老的型号，两个名字会同时使用

1 核心模块命名规则
image.png

2 开发平台命名规则
S-代表单板
F-代表核心板+底板方式的FEP扩展接口的开发平台
H-代表核心板+底板方式的FMC-HPC扩展接口的开发平台
L-代表核心板+底板方式的FMC-LPC扩展接口的开发平台
image.png

附录2:常见问题1 联系方式
技术微信：18951232035
技术电话：18951232035
官方微信公众号（新微信公众号）：

2 售后
1、7天无理由退货(人为原因除外)
2、质保期限：本司产品自快递签收之日起，提供一年质保服务(主芯片，比如FPGA 或者CPU等除外)。
3、维修换货，需提供淘宝订单编号或合同编号，联系销售/技术支持安排退回事宜。
售后维修请登录工单系统：https://www.uisrc.com/plugin.php?id=x7ree_service
4、以下情形不属于质保范畴。
A:由于用户使用不当造成板子的损坏：比如电压过高造成的开发板短路，自行焊接造成的焊盘脱落、铜线起皮等   
B:用户日常维护不当造成板子的损坏：比如放置不当导致线路板腐蚀、基板出现裂纹等
5、质保范畴外（上方第4条）及质保期限以外的产品，本司提供有偿维修服务。维修仅收取器件材料成本，往返运费全部由客户承担。
6、寄回地址，登录网页获取最新的售后地址：https://www.uisrc.com/t-1982.html
3 销售
天猫米联客旗舰店：https://milianke.tmall.com
京东米联客旗舰店：https://milianke.jd.com/
FPGA|SOC生态店：https://milianke.taobao.com
销售电话：18921033576
常州溧阳总部：常州溧阳市中关村吴潭渡路雅创高科制造谷 10-1幢楼
4 在线视频
5 资源下载
6 软件或其他下载






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