Xilinx Kintex-7 FPGA评估板方案

　　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。

　　Xilinx7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。

　　

 

　　7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

　　•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

　　• 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

　　•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

　　•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

　　• 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

　　•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

　　•集成的PCI Express(PCIe)块，最高为X8第三代端点和根端口设计。

　　•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

　　•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

　　

 

　　KINTEX-7系列在LTE通信应用

　　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。

　　•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

　　•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

　　•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

　　•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

　　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。

　　• 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

　　KINTEX -7系列在广播设备的应用

　　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。

　　•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)

　　Kintex-7 FPGA系列评估板KC705

　　KINTEX™-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。

　　

 

　　图4 评估板KC705配置电路图

　　评估板KC705主要特性

　　• Kintex-7 XC7K325T-2FFG900C FPGA

　　•1GB DDR3内存的SODIMM

　　•128MB线性BPI闪存

　　•128MB四SPI(Quad-SPI)闪存

　　•安全数字(SD)连接器

　　•通过Digilent模块的USB JTAG

　　•时钟发生器

　　• 固定的200 MHz的LVDS振荡器(差分)

　　• I2C可编程LVDS振荡器(差分)

　　• SMA连接器(差分)

　　• GTX收发器时钟的SMA连接器

　　• GTX收发器

　　• FMC HPC连接器(4个GTX收发器)

　　• 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)

　　•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)

　　• SFP+连接器

　　•10/100/1000三速以太网PHY

　　• USB至UART桥接

　　• HDMI接口编解码器

　　• I2C总线

　　•的I2C多路复用器

　　• I2C EEPROM(1 kB)

　　•用户I2C可编程3.3V LVDS振荡器

　　• DDR3 SODIMM插槽

　　• HDMI接口编解码器

　　• FMC HPC连接器

　　• FMC LPC连接器

　　• SFP+连接器

　　• I2C可编程抖动衰减精密时钟倍频

　　•状态指示LED灯

　　•以太网状态

　　•电源良好

　　• FPGA INIT

　　• FPGA DONE

　　•用户I/O

　　•用户LED(八个GPIO)

　　•用户按钮(五个方向)

　　• CPU的复位按钮

　　•用户DIP开关(4极的GPIO)

　　•用户SMA GPIO连接器(一对)

　　• LCD字符显示(16个字符×2行)

　　•开关

　　•电源开/关滑动开关

　　•配置模式DIP开关

　　• VITA57.1 FMC HPC连接器

　　• VITA57.1 FMC LPC连接器

　　•电源管理

　　•通过TI电源控制器的PMBus电压和电流监控

　　• XADC头

　　•配置选项

　　•线性BPI闪存

　　•四个SPI

　　• USB JTAG配置端口

　　•平台电缆头JTAG配置端口