Zynq7000系列之芯片引腳功能綜述

? ? ? ? ?很多人做了很久的FPGA，知道怎么去給信號分配引腳，卻對這些引腳的功能及其資源限制知之甚少；在第一章里對Zynq7000系列的系統框架進行了分析和論述，對Zynq7000系列的基本資源和概念有了大致的認識，然而要很好地進行硬件設計，還必須了解芯片的引腳特性，以確定其是否符合我們的選型要求，這些要求包括GTX引腳數目、select IO引腳數目、select IO引腳的資源配置情況、PS IO的數目及類型等。

1.?????? Zynq7000系列引腳分類

　　Zynq7000系列引腳的分類是確定的，而各類引腳的數目則因芯片封裝的不同而不同，（為了便于理解，本文所列引腳數目皆以XQ7Z045 FFG900封裝為例，文章其他部分不再做出說明）其主要類型如下：

?

?

FFG900

引腳分類

引腳個數

備注

PS IO

128

ARM處理系統的專用引腳

Select IO

362

普通的FPGA引腳

Configuration Pins In Bank 0

17

Jtag類的一些引腳

GTX Pins

16X4（16個通道，每通道兩對差分引腳）

高速串行收發引腳

XADC Pins

32

模數轉換引腳

?

1.1.??? Configuration Pins In Bank 0

Pin Name

Type

Direction

Description

DONE_0

Dedicated

Bidirectional

高有效，高代表配置完成

INIT_B_0

Dedicated

Bidirectional

低有效，表示配置存儲器正在初始化

PROGRAM_B_0

Dedicated

Input

低有效，表示異步復位配置邏輯

TCK_0

Dedicated

Input

Jtag時鐘信號

TDI_0

Dedicated

Input

Jtag數據輸入

TDO_0

Dedicated

Output

Jtag數據輸出

TMS_0

Dedicated

Input

Jtag模式選擇

CFGBVS_0

Dedicated

Input

為bank0的配置引腳預選擇電平標準，1表示bank0的供電電壓為2.5或3.3；0表示bank0的供電電壓為1.8

PUDC_B

Multi-function

Input

上拉電阻配置引腳，配置Select IO在配置階段或上電后的其上拉電阻是否使能。當接GND，表示不使能；接VCCO_34表示使能。

?

1.2.??? Power/Ground Pins

Pin Name

Type

Direction

Description

GND

Dedicated

N/A

地

VCCPINT

Dedicated

N/A

1.0V，PS的供電電壓

VCCUPAUX

Dedicated

N/A

1.8V，PS的輔助電源

VCCO_MIO0

Dedicated

N/A

1.8—3.3，bank500中MIO的供電電壓

VCCO_MIO0

Dedicated

N/A

1.8—3.3，bank501中MIO的供電電壓

VCCO_DDR

Dedicated

N/A

1.2V–1.8V,DDR的供電電壓

VCC_PLL

Dedicated

N/A

1.8V，PS的PLL供電電壓，在它附近必須放置0.47uf—4.7uf的電容

VCCAUX

Dedicated

N/A

1.8V，輔助電路供電電壓

VCCAUX_IO_G#

Dedicated

N/A

1.8或2.0V，輔助IO電路的供電電壓

VCCINT

Dedicated

N/A

內核邏輯的供電電壓

VCCO_#

Dedicated

N/A

每個bank的輸出驅動電壓

VCCBRAM

Dedicated

N/A

1.0V，PL部分BLOCK RAM的供電電壓

VCCBATT_0

Dedicated

N/A

關鍵存儲器備用電源，若不使用，則接地

VREF

Multi-function

?

門限電壓

RSVDVCC[3:1]

Dedicated

N/A

保留引腳，必須接到VCCO_0

RSVDGND

Dedicated

N/A

保留引腳，必須接地

?

1.3.??? PS IO Pins

Pin Name

Type

Direction

Description

PS_POR_B

Dedicated

input

上電復位引腳，必須保持低電平直到PS供電和CLK正常，當它為高后，PS開始自舉（Boot）

PS_CLK

Dedicated

Input

系統時鐘，必須在區間[30M,60M]

PS_SRST_B

Dedicated

Input

系統復位，0時強制PS進入復位狀態

PS_MIO_VREF

Dedicated

電壓參考值

提供給RGMII的接收參考電壓，其值等于1/2VCCO_MIO1

PS_MIO[53:0]

Multi-function

Input/Output

PS的多功能引腳，可被配置成SPI ，

Quad-SPI flash, NAND, USB, Ethernet, SDIO, UART, SPI, GPIO 接口

PS DDR Pins

PS_DDR_CKP

Dedicated

Output

DDR差分時鐘+

PS_DDR_CKN

Dedicated

Output

DDR差分時鐘-

PS_DDR_CKE

Dedicated

Output

DDR時鐘允許

PS_DDR_CS_B

Dedicated

Output

DDR片選

PS_DDR_RAS_B

Dedicated

Output

DDR行有效信號

PS_DDR_CAS_B

Dedicated

Output

DDR列有效信號

PS_DDR_WE_B

Dedicated

Output

DDR寫使能

PS_DDR_BA[2:0]

Dedicated

Output

DDR塊地址

PS_DDR_A[14:0]

Dedicated

Output

DDR行或列地址

PS_DDR_ODT

Dedicated

Output

DDR終端控制引腳

PS_DDR_DRST_B

Dedicated

Output

DDR復位引腳

PS_DDR_DQ[31:0]

Dedicated

Input/Output

DDR數據線

PS_DDR_DM[3:0]

Dedicated

Output

DDR數據屏蔽信號

PS_DDR_DQS_P[3:0]

Dedicated

Input/Output

DDR數據選通信號+

PS_DDR_DQS_N[3:0]

Dedicated

Input/Output

DDR數據選通信號-

PS_DDR_VRP

Dedicated

Output

DCI參考電壓+，用來校準DDR的IO驅動強度，連接電阻后接地

PS_DDR_VRN

Dedicated

Output

DCI參考電壓-，用來校準DDR的IO驅動強度，連接電阻后接VCCO_DDR

PS_DDR_VREF[1:0]

Dedicated

Voltage

Reference

DDR接口的參考電壓

?

1.4.??? XADC Pins

Pin Name

Type

Direction

Description

VCCADC_0

Dedicated

N/A

XADC模擬電路電源

GNDADC_0

Dedicated

N/A

模擬電路參考地

VP_0

Dedicated

Input

模擬差分輸入正極

VN_0

Dedicated

Input

模擬差分輸入負極

VREFP_0

Dedicated

N/A

1.2V參考電壓

VREFN_0

Dedicated

N/A

參考地

AD0P through AD15P

AD0N through AD15N

Multi-function

Input

模擬輸入端0--15

?

?

1.5.??? Multi-gigabit Serial Transceiver Pins (GTXE2 and GTPE2)

Pin Name

Type

Direction

Description

MGTXRXP[0:3] or

MGTPRXP[0:3]

Dedicated

Input

差分接收端正極

MGTXRXN[0:3] or

MGTPRXN[0:3]

Dedicated

Input

差分接收端負極

MGTXTXP[0:3] or

MGTPTXP[0:3]

Dedicated

Output

差分發送端正極

MGTXTXN[0:3] or

MGTPTXN[0:3]

Dedicated

Output

差分發送端負極

MGTAVCC_G#

Dedicated

Input

1.0V發送器和接收器的內部電路模擬供電電壓

MGTAVTT_G#

Dedicated

Input

1.2V發送驅動器的模擬供電電壓

MGTVCCAUX_G#

?

?

1.8V ，GTXE2發送器專用的Quad PLL輔助模擬供電電壓

MGTREFCLK0/1P

?

?

發送器的正參考時鐘

MGTREFCLK0/1N

?

?

發送器的負參考時鐘

MGTAVTTRCAL

?

N/A

內部電路校準用的精度參考電阻引腳

MGTRREF

?

Input

內部電路校準用的精度參考電阻引腳

1.6.??? Select IO

Pin Name

Type

Direction

Description

IO_LXXY_#

IO_XX_#

Dedicated

Input/Output

絕大多數IO都是差分的，但芯片頂端和低端的IO是單端的；#表示Bank號，XX表示該引腳在Bank里的序號，Y表示是P端還是N端

?

　　XC7Z045 FFG900芯片里Select IO的差分情況如下所示：

　　HR：High Range，其電壓范圍1.2và3.3V 延時資源只有IDELAY2；HP：High performance，其電壓1.8V，延時資源既有IDELAY2也有ODELAY2；

Device

I/Opins

SIO（Select IO）

PS IO

HR

HP

XC7Z045 FFG900

User IO

212

150

128

Differential

102

72

--------

?

　　需要注意的是，很多Select IO是多功能引腳（Multi-function），它們既可以當做普通IO來用，又可以當做特殊引腳如時鐘引腳來用，特殊功能說明如下：

Pin Name

Type

Direction

Description

MRCC

Multi-function

Input

multi-region Clock引腳，具有時鐘功能的引腳，當時鐘是單端時，時鐘信號必須由MRCC引腳的正端輸入

SRCC

Multi-function

Input

Single-region Clock引腳，具有時鐘功能的引腳，當時鐘是單端時，時鐘信號必須由SRCC引腳的正端輸入

VRN

Multi-function

N/A

DCI電壓N型晶體管參考電阻引腳，應該在每一個Bank里接上參考電阻后上拉

VRP

Multi-function

N/A

DCI電壓P型晶體管參考電阻引腳，應該在每一個Bank里接上參考電阻后下拉

DXP_0, DXN_0

Dedicated

Input

溫敏二極管引腳，可用于檢測芯片溫度

T0, T1, T2, or T3

Multi-function

Input

存儲器的字節分組

T0_DQS, T1_DQS,

T2_DQS, or T3_DQS

Multi-function

Input

DDR的DQS使能引腳

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