Xilinx Kintex-7 FPGA评估板方案

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Xilinx Kintex-7 FPGA评估板方案
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Xilinx公司的7系列FPGA包括Artix-7，Kintex-7 和Virtex-7 三个系列。具有超高端连接带宽，逻辑容量和信号完整性，提供低成本，小型尺寸和大容量的要求严格的高性能应用。其中，Kintex-7 FPGA具有较高的性价比，其所组成的收发器从600Mbps到最高的6.6 Gbps ，达到28.05Gbps。主要用在航空电子、LED背光的平板电视和3D TV、LTE基带、手持超声设备、多模式无线电、Prosumer数码单反照相机和视频IP网关。
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# ~/ P9 M+ ?8 n6 UXilinx7系列FPGA包括，三个新的FPGA系列，以满足系统的各种要求，即：从成本降低，外形尺寸小，大容量应用，到超高端连接带宽，逻辑能力和信号处理，以适应苛刻的应用要求。7系列器件是基于可编程芯片，用于目标设计平台（Targeted Design Platforms），它使得设计人员能够从开发周期的一开始就专注于创新。Artix-7系列：低成本和功率的优化，小外形包装，高功率的应用。Artix-7系列：优化的性价比，较前一代有2倍的改善，可用于新一代的FPGA。Virtex-7系列：系统性能较高的优化，系统性能提高一倍。采用堆叠硅片互连技术（SSI），形成了设备的高能力。


- ~* x9 F, I- j- s) P( C% A! R7系列采用先进的，高性能，低功耗（HPL），28nm，高-k金属栅极（HKMG）工艺技术。极大地增强了系统的性能，具有I / O带宽2.9-TB/s，200万逻辑单元的能力，和5.3 TMAC/-s DSP，比上一代器件少消耗50％的功率，为ASSP和ASIC提供了一个完全可编程的选择。所有7系列设备共享一个统一的，第四代高级硅片组合模块（ASMBL）列式架构，其简化设计和可移植性降低了系统开发和部署时间。

7系列FPGA主要特性

9 f4 D0 N# H1 N) t" D6 y/ t•基于6输入查找表（LUT）技术，可配置为分布式内存的，先进的高性能FPGA逻辑
& G' i6 C2 E5 w/ u" e1 v2 n• 36kB双端口RAM块，内置片上数据缓冲的FIFO逻辑
•高性能的SelectIO技术，支持高达1866 Mb/s的DDR3接口
' }: z; @. F& O•高速串行连接功能，内置多千兆位收发器，从600Mb/s到最大6.6 Gb/s，最高28.05Gb/s的速度，提供了一个特殊的低功耗模式，芯片到芯片接口进行了优化
, D. K% r% t# d  u. h•用户可配置的模拟接口（XADC），纳入双12位1MSPS模拟-数字转换器，具有片上热传感器和供电传感器
" R- j7 y  ~  R, B5 P; j  D6 h• DSP片，以及25×18乘法器，48位累加器，预加法器，用于高性能过滤，包括优化对称系数过滤
% t4 e1 M* H3 M  i•强大的时钟管理瓷砖（CMT），结合锁相环（PLL）和混合模式时钟管理器（MMCM），用于实现高精度和低抖动
- U9 @. _. F7 G0 U' j, m•集成的PCI Express（PCIe）块，最高为X8第三代端点和根端口设计。
; [" k* B, ~( V2 R% {' T: W•多种配置选项，包括，支持商品记忆，256位AES加密及HMAC/SHA-256认证，并内置SEU的检测和校正
" x0 \# M7 j$ |2 @" o" w# W( h•低成本，线焊接，无盖倒装芯片，高信号完整性，倒装芯片封装，可以方便在同一系列产品之间互换。所有型号都具有无铅封装，并具有可选铅封装
•专为高性能和低功耗的28nm HKMG，HPL工艺设计，1.0V核电 压的工艺技术，和更低功耗的0.9V核电压选项
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KINTEX-7系列在LTE通信应用
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KINTEX-7 FPGA提供优惠的价格、性能、因此设计人员可以在一个共同的平台，满足LTE基带处理严格的延迟要求。

$ ~1 l4 t# d. f! {* J: v$ [•可编程性使得具有成本效益的这一共同平台支持多种空中接口，如LTE，WiMAX和WCDMA
5 y" Y) a7 T1 q% u•通过从微微单元（picocell）到宏单元（macrocell）的扩展和重用设计来降低总成本
9 |% `7 r: K' ?! l  c! O3 @•在相同成本的基础上，比前一代FPGA的容量高3倍，少消耗40％的电力
•支持9.8Gbps CPRI / OBSAI的高吞吐量
: p' l: k% r* _5 b•支持6.144Gbps CPRI / OBSAI的一种低成本封装选项
KINTEX-7系列在医疗电子应用
* u7 b" n5 j0 @2 y支持低成本芯片级封装的6.144Gbps CPRI / OBSAI，高 I / O带宽和144GMACS的DSP处理能力，这使得KINTEX-770T FPGA可以高效地用于前端和后端超声波处理。设计师可以配置一个完全可编程的128通道超声波，其高档解决方案规模可达196或256通道，手持式解决方案为64或32通道。
) G8 O6 z% ?) L% i# j9 Y3 j/ i• 模块化的五个KINTEX-770T FPGA可用于128通道，降低功耗44％，降低成本45％，比前一代FPGA的外形小57％
• KINTEX-770T的240 DSP片提供了144GMACS，（288GMACS对称滤波器）
•内置支持8个PCI Express Gen1/Gen2渠道，具有高带宽接口，以支持系统
•芯片级封装，小外形
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KINTEX -7系列在广播设备的应用

+ n* N4 i8 z' U% J0 _- \KINTEX-7 FPGA具有高成本效益，和低功耗桥的，串行数字接口（SDI）协议IP技术，用于长距离的广域网传输，以连接当地工作室/现场活动，广播设施，和使用标准IP网络的卫星上行站。
6 W1 `  U, E- u( n3 z1 W•减少64％的电耗，比两个Virtex-6 XC6L130T的设备成本减少了85％（采用了单一的XC7K160T FPGA）
•采用高带宽接口，进一步降低成本，缩小了BOM：72位×1600 Mbps DDR3内存接口功能，只使用单一内 存缓冲。（而前一代FPGA需要两个或四个内存缓冲）
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+ Q: K4 {# F% {$ s; iKintex-7 FPGA系列评估板KC705
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+ [; K* U0 h, B2 Q( g% ZKINTEX™-7 FPGA的KC705评估板提供了一个硬件环境，用于KINTEX-7 XC7K325T-2FFG900C FPGA的设计开发和评估。 KC705板提供了许多嵌入式处理系统的共同特性，包括，DDR3 SODIMM内存，一个8通道的PCI Express接口，一个三模式以太网物理层（PHY），通用I/ O，一个UART接口。通过使用连接卡（主板上提供的两个VITA-57 FPGA夹层连接器FMC），可以添加其他功能。并且具有高引脚数（HPC）和低接脚数（LPC）FMCS。

2 ~2 Q* j! m" S图4 评估板KC705配置电路图
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评估板KC705主要特性

" x1 l4 k( }% }% g. d. X" `. Y• Kintex-7 XC7K325T-2FFG900C FPGA
•1GB DDR3内存的SODIMM
- j# k, F5 K# {# P•128MB线性BPI闪存
•128MB四SPI（Quad-SPI）闪存
" t* ^" k& y( y•安全数字（SD）连接器
4 U* v- h7 D+ y' f•通过Digilent模块的USB JTAG
% ^' y( X5 X2 v6 Y. \0 V( @  n•时钟发生器
. I: J6 l" v  ?. b4 q$ D• 固定的200 MHz的LVDS振荡器（差分）
+ J" X3 }* z' J" Y- X% D. e• I2C可编程LVDS振荡器（差分）
7 w& ], Q( x9 e- S$ m• SMA连接器（差分）
• GTX收发器时钟的SMA连接器
• GTX收发器
( H/ p  f4 M( d. t' s• FMC HPC连接器（4个GTX收发器）
1 O: k3 W1 U! x- I7 a/ H• FMC LPC连接器（GTX收发器）
• SMA连接器（TX，RX和REFCLK各一对）
• PCI Express（八通道）
/ J2 g' [4 y$ Z/ p' K; ]•小型可插拔（SFP +）连接器
•以太网PHY SGMII接口（RJ-45接口）
• PCI Express的端点连接
•第一代8通道（X8）
•第二代8通道（X8）
6 [; O9 c4 \0 V& ~• SFP+连接器
•10/100/1000三速以太网PHY
$ g& a+ G7 e1 E6 j3 ~• USB至UART桥接
; n1 l9 N0 W! A7 T0 t$ e• HDMI接口编解码器
" ^" ]3 h/ O  U' H6 g; c• I2C总线
! ~5 b  k5 L# m•的I2C多路复用器
• I2C EEPROM（1 kB）
' P$ F0 o4 q7 o•用户I2C可编程3.3V LVDS振荡器
• DDR3 SODIMM插槽
- @% Y+ x$ N* U! P( t  ?• HDMI接口编解码器
• FMC HPC连接器
• FMC LPC连接器
0 J, `2 I! R5 b3 c' C7 \• SFP+连接器
0 k' @: ]- e2 ~' ?. G• I2C可编程抖动衰减精密时钟倍频
•状态指示LED灯
% L2 x( A# X* c$ B$ T: j+ Y, n7 u•以太网状态
1 f/ X- H4 ~+ s5 Z+ w•电源良好
/ z/ Y7 o% }/ U( |/ R+ {% B' d• FPGA INIT
• FPGA DONE
•用户I/O
+ g( K7 L' v$ O2 X•用户LED（八个GPIO）
5 U) M) I- c! g  Q9 Y•用户按钮（五个方向）
8 A9 y2 P  m) y+ r2 |$ C$ N• CPU的复位按钮
# @6 w9 R4 @. `' l$ T5 C: o' {. F•用户DIP开关（4极的GPIO）
& y9 d# [( P2 O: r: _" s•用户SMA GPIO连接器（一对）
5 N. Q5 f0 D( x" ?• LCD字符显示（16个字符×2行）
•开关
( ?7 x8 I; p  d- R1 P•电源开/关滑动开关
6 l  F! M% }- Z9 v•配置模式DIP开关
1 i' T# [$ {& N5 @/ @+ j% z• VITA57.1 FMC HPC连接器
" q/ C) z. j3 [) H6 X* D• VITA57.1 FMC LPC连接器
•电源管理
; @# A. P1 H9 E" }' s•通过TI电源控制器的PMBus电压和电流监控
" D: l( f" |; A4 w- R• XADC头
5 j& W1 r9 z4 R2 }$ I1 H8 ]0 V•配置选项
•线性BPI闪存
. B& w, e) [: ]5 k% F•四个SPI
• USB JTAG配置端口
  q* y) z$ @( r1 ~( J4 s& b! U•平台电缆头JTAG配置端口

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