zcu111 評価ボードユーザーガイド (ug1271) - xilinx...zcu111 ボードユーザー...

ZCU111 評価ボード

ユーザーガイド

UG1271 (v1.2) 2018 年 10 月 2 日

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ZCU111 ボードユーザーガイド 2UG1271 (v1.2) 2018 年 10 月 2 日 japan.xilinx.com

改訂履歴

次の表に、この文書の改訂履歴を示します。

セクション内容

2018 年 10 月 2 日 v1.2

静電気放電 (ESD) に関する注意事項静電気放電に関する情報を追加。

PS 側: DDR4 SODIMM ソケット第 1 パラグラフを改訂。

PL 側: DDR4 コンポーネントメモリ DS926 への参照を追加。

RFMC プラグインカードのインターフェイス図 3-20 の後のパラグラフを改訂し、付録 D 「HW-FMC-XM500」への参照を追加。

付録 D の「概要」箇条書きリストを改訂。

表 D-3 注記を追加。

2018 年 8 月 6 日 v1.1

RF データコンバーターのクロッキング RF クロッキング概要の図を削除。

図 3-18 「Capacitor Option」を追加。

表 3-18 および表 3-19 オプションの RFMC および SYSREF キャパシタを追加。

SFP28 モジュールコネクタ注記および SNIA Technology Affiliates のウェブサイトへの参照を追加。

2018 年 6 月 28 日 v1.0

初版

https://japan.xilinx.comhttps://japan.xilinx.com/about/feedback.html?docType=User_Guides&docId=UG1271&Title=ZCU111%20%26%2335413%3B%26%2320385%3B%26%2312508%3B%26%2312540%3B%26%2312489%3B%20%26%2312518%3B%26%2312540%3B%26%2312470%3B%26%2312540%3B%20%26%2312460%3B%26%2312452%3B%26%2312489%3B&releaseVersion=1.2&docPage=2

目次

改訂履歴 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

第 1章: はじめに概要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5その他のリソース . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5ブロック図 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6ボードの機能 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7ボードの仕様 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

寸法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9環境 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9動作電圧 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

第 2章: ボードのセットアップと設定ボードコンポーネントの位置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10静電気放電 (ESD) に関する注意事項 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10ジャンパーおよびスイッチのデフォルト設定 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

ジャンパー . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16スイッチ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

RFSoC デバイスのコンフィギュレーション . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19JTAG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19クワッド SPI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19SD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

第 3章: ボードコンポーネントの説明概要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20コンポーネントの説明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

Zynq UltraScale+ XCZU28DR RFSoC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20暗号キーバッテリバックアップ回路 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21PS 側: DDR4 SODIMM ソケット . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22PL 側: DDR4 コンポーネントメモリ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23PSMIO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24クワッド SPI フラッシュメモリ (MIO 0 ～ 12) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25GPIO (MIO 13、 38) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25I2C0 (MIO 14、 15)、 I2C1 (MIO 16、 17) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26I2C0 (MIO 14、 15). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27I2C1 (MIO 16 ～ 17). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29UART0 (MIO 18、 19) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32UART1 (MIO 20、 21) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33GPIO (MIO 22、 23) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33CAN1 (MIO 24、 25) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33PMU GPI (MIO 26) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33DPAUX (MIO 27 ～ 30) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34PMU GPO (MIO 32 ～ 37) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35SD カードインターフェイス . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36USB 3.0 トランシーバーおよび USB 2.0 ULPI PHY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38GEM3 イーサネット (MIO 64 ～ 77) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39



10/100/1000MHz トライスピードイーサネット PHY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40プログラマブルロジックの JTAG プログラミングオプション . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42クロック生成 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43RF データコンバーター . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50RF データコンバーターのクロッキング . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50RFMC プラグインカードのインターフェイス . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54SFP28 モジュールコネクタ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57ユーザー PMOD GPIO コネクタ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61ユーザー I/O. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62電源およびステータス LED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66GTY トランシーバー . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68PS 側: GTR トランシーバー . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70PS M.2 SATA コネクタ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71FPGA メザニンカードインターフェイス . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75冷却ファンコネクタ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76VADJ_FMC 電源レール . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76ZCU111 システムコントローラー . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77スイッチ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79ボード電源システム . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82電圧および電流の監視 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84

付録 A: VITA 57.4 FMCP コネクタのピン配置概要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

付録 B: ザイリンクスデザイン制約概要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

付録 C: 各種規制への適合情報概要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87CE 指令 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87CE 規格 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

電磁両立性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87安全 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

マーキング . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88

付録 D: HW‐FMC‐XM500概要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89AMS RFMC プラグインカードインターフェイス . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90XM500 カードのコンポーネント . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91ADC/DAC バンクデータとクロックチャネルのマップ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93XM500 ADC/DAC データおよびクロック SMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

付録 E: その他のリソースおよび法的通知ザイリンクスリソース . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101ソリューションセンター . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101Documentation Navigator およびデザインハブ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101参考資料 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102お読みください: 重要な法的通知 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103



第 1章

はじめに

概要

ZCU111 評価ボードは Zynq® UltraScale+™ RFSoC ZCU28DR デバイスを搭載しています。このデバイスには RF-DAC と RF-ADC、 SD-FEC (Soft Decision Forward Error Correction)、 FPGA ファブリック、およびクワッドコア Arm® Cortex™-A53 プロセッシングシステム (PS) やデュアルコア Arm Cortex-R5 リアルタイムプロセッサなどの RFSoC の機能が内蔵されており、このボードでこれらの機能を評価できます。 ZCU111 評価ボードは DDR4 メモリ、ネットワークインターフェイス、 FMC+ 拡張ポート、および新しい RF-FMC インターフェイスへのアクセスなど、デザイン開発に必要となる一般的なボードレベル機能の多くを備えています。

ZCU111 評価キットにはバラントランスアドオンカードの FMC XM500 が付属しており、信号解析やループバック評価をすぐに実行できます。このカードには高周波 (HF)/低周波 (LF) バランおよびカスタムバラン/フィルター用の SMA が実装されています。このカードの詳細は、付録 D 「HW-FMC-XM500」を参照してください。

その他のリソース

ZCU111 評価ボードに関連する資料、ファイル、リソースなどの参照先は、付録 E 「その他のリソースおよび法的通知」に記載されています。



第 1 章:はじめに

ブロック図

図 1-1 に、 ZCU111 ボードのブロック図を示します。

X-Ref Target - Figure 1-1

図 1‐1: ZCU111 評価ボードのブロック図

RFMC_ADC[06:07]

RFMC_ADC[00:01]

RFMC_ADC[04:05]

RFMC_ADC[02:03]

X21110-062118




ボードの機能

ZCU111 評価ボードには次の機能があります。各機能の詳細は、第 3 章の「ボードコンポーネントの説明」を参照してください。

• XCZU28DR-2E、 FFVG1517 パッケージ

• フォームファクター : 11.811 インチ x 7.874 インチ x 0.1 インチ

• コンフィギュレーションソース :

° デュアルクワッド SPI

° microSD カード

° USB-to-JTAG ブリッジ

• クロック

° GTR_REF_CLK_DP 27MHz

° GTR_REF_CLK_USB3 26MHz

° GTR_REF_CLK_SATA 125MHz

° CLK_100 100MHz

° CLK_125 125MHz

° PS_REF_CLK 33.33MHz

° USER_MGT_SI570 (デフォルト 156.25MHz)

° USER_SI570 (デフォルト 300MHz)

• PS DDR4 4GB 64 ビット SODIMM

• PL DDR4 4GB 64 ビットコンポーネント (4x16 ビット )

• PS GTR (バンク 505) の割り当て

° DisplayPort 1.2 (送信のみ、 GTR x2)

° USB3 (GTR x1)

° SATA (M2 コネクタ付き、 GTR x1)

• PL GTY の割り当て (合計 16)

° SFP28 (4、バンク GTY128)

° FMCP HSCP DP (4、バンク GTY129)



• PL FMCP HSCP (FMC+) コネクティビティ - LA[00:33] バス全体




• PS MIO コネクティビティ

° PS MIO[0:5, 7:12]: デュアルクワッド SPI フラッシュメモリ

° PS MIO[13]: PS_GPIO2

° PS MIO[14:17]: 2 つの I2C チャネル

° PS MIO[18:19]: UART (3 つの FT4232 UART チャネルの 1 つ)

° PS MIO[22:23]: PS_PB、 PS_LED I/F

° PS MIO[26]: プラットフォーム管理ユニット (PMU)

° PS MIO[27:30]: DisplayPort 制御

° PS MIO[32:37]: PMU_GPIO[0:5]

° PS MIO[38]: PS_GPIO1

° PS MIO[44:51]: SD I/F

° PS MIO[52:63]: USB3.0

° PS MIO[64:77]: GEM3 イーサネット

• PL I/O 接続:

° PL 側ユーザー DIP スイッチ (8 ポジション)

° PL 側 CPU リセットプッシュボタン

° PL 側ユーザー LED (8)

° PL 側ユーザープッシュボタン (N、 S、 E、 W、 C の 5 つ)

° PL 側 PMOD0/1 (2 つの RA2x6 レセプタクル)

• セキュリティ - PSBATT ボタンバッテリバックアップ

• SYSMON ヘッダー

• 動作スイッチ (電源 ON/OFF、 PROG_B、ブートモード DIP スイッチ)

• 動作ステータス LED (INIT、 DONE、 PS STATUS、 PGOOD)

• パワーマネージメント

• システムコントローラー (MSP430)

ZCU111 評価ボードを使用すると、 XCZU28DR-2EFFVG1517 デバイスをベースにしたラピッドプロトタイピングが可能です。機能の概要、説明、および注文情報は、『Zynq UltraScale+ RFSoC 製品データシート : 概要』 (DS889) [参照 1] を参照してください。




ボードの仕様

寸法

高さ : 11.811 インチ (30.0cm)

幅: 7.874 インチ (20.0cm)

厚さ : 100.8mil (0.2743cm)

注記: このボードの 3D モデルはありません。

XDC リストおよびボード回路図については、 ZCU111 ボード資料を参照してください。

環境

温度

動作温度: 0°C ～ +45°C

保管温度: -25°C ～ +60°C

湿度

10% ～ 90% (結露なきこと )

動作電圧

+12VDC


https://japan.xilinx.comhttps://japan.xilinx.com/zcu111https://japan.xilinx.com/about/feedback.html?docType=User_Guides&docId=UG1271&Title=ZCU111%20%26%2335413%3B%26%2320385%3B%26%2312508%3B%26%2312540%3B%26%2312489%3B%20%26%2312518%3B%26%2312540%3B%26%2312470%3B%26%2312540%3B%20%26%2312460%3B%26%2312452%3B%26%2312489%3B&releaseVersion=1.2&docPage=9

第 2章

ボードのセットアップと設定

ボードコンポーネントの位置図 2-1 に、 ZCU111 ボードの部品位置を示します。図中の番号は、表 2-1 に「参照番号」として記載しています。表 2-1 にはコンポーネント名、回路図 (0381811) のページ番号、およびコンポーネントとボード機能を説明した第 3 章のセクションへのリンクも記載しています。

重要: 図 2-1 は単なる参考図のため、最新リビジョンのボードとは異なる可能性があります。

重要: このボードには複数のリビジョンが存在することがあります。ここでは、各リビジョンの違いについては取り上げません。この文書はリファレンスデザインガイドではないため、ここに記載の内容をそのような目的では使用しないでください。 ZCU111 の各リビジョンの詳細は、該当するリビジョンの回路図、レイアウト、および XDC ファイルを必ず参照してください。

静電気放電 (ESD) に関する注意事項注意: 取り扱いが不適切な場合、静電気放電により電子部品が破損し、完全または断続的な不具合が生じる可能性があります。部品の取り外しまたは交換を行うときは、常に ESD 防止手順に従ってください。

ESD による破損を防ぐには、次の注意事項に従います。

• ESD リストストラップまたはアンクルストラップを肌に密着させて着用します。ストラップの機器側の端をシャーシの塗装されていない金属表面に接続してください。

• ボードに衣服が触れないようにします。リストストラップは身体の ESD からのみ部品を保護します。

• ボードを扱うときは、ブラケットまたは端を持つようにします。基板パターンまたはコネクタに触らないでください。

• ボードは静電気防止面 (キットに含まれている袋など) 上にのみ置くようにしてください。

• ボードをザイリンクス製品サポートに返却する場合は、静電気防止袋にすぐに戻してください。



第 2 章: ボードのセットアップと設定


図 2‐1: ZCU111 評価ボードのコンポーネント

1

00 Round callout references a componenton the front side of the boardSquare callout references a componenton the back side of the board

00

26

41

28

15

43

20

19

27

18

52

42

60

40

62 61

1

57

26

41

28

13

15

43

20

19

2732

18

52

42

60

40

6330

12

62 61

16

22

7

6

24

25

17 1735

29 5

37 55

53

36

54

5623

2

4 8

51 49

14

45

5034

3

14

31

58

33

3839

219

10

59

28

11

44

X20477-06211




表 2‐1: ボードコンポーネントの位置

参照番号

コンポーネント記号

機能 [B] = 裏面説明回路図ページ

1 U1 Zynq UltraScale+ XCZU28DR RFSoC ファンシンク

XCZU28DR-2FFVG1517COFAN 30-4988-10

2 J50 PS 側: DDR4 SODIMM ソケット、 64 ビット DDR4 SODIMM 実装済み

LOTES ADDR0067-P001AMICRON MTA4ATF51264HZ-2G6E1

43

3 U80、 U94 ～ U96 PL 側: DDR4 コンポーネントメモリ Micron MT40A512M16JY-075E 72 ～ 75

4 U17、 U18 クワッド SPI フラッシュメモリ (MIO 0 ～ 12) Micron MT25QU02CBB8E-0SIT 25

5 U12、 J96USB 3.0 トランシーバーおよび USB 2.0 ULPI PHY [B]

SMSC USB3320-EZK、WURTH 692122030100

24

6 J100 SD カードインターフェイス MOLEX 5025700893 28

7 U34、 J83 UART0 (MIO 18、 19)FTDI FT4232Hx-REEL、ヒロセ電機 ZX62D-AB-5P8

29

8 U46 SI5341B 独立 10 出力任意周波数クロックジェネレーター

Silicon Labs SI5341B-D07833-GM 40

9 U47 プログラマブルユーザー SI570 クロック Silicon Labs SI570BAB001614DG 45

10 U49プログラマブルユーザー MGT SI570 クロック、ユーザー MGT クロック、156.250MHz、 3.3V LVDS

Silicon Labs SI570BAB000544DG 45

11 U48 SI5382A SFP28 クロックリカバリ [B] Silicon Labs SI5382B-C-GMR 39

12 U37、 P1210/100/1000MHz トライスピードイーサネット PHY、トランス内蔵 RJ45

TI DP83867IRPAP、Wurth 7499111221A

30

13 U22、 U23 I2C0 (MIO 14、 15)、エキスパンダー TI TCA6416APWR、TI PCA9544ARGYR

26

14 U26、 U27 I2C1 (MIO 16 ～ 17) [B] TI TCA9548APWR (計 2 箇所) 27

15 J27、 J32、 J37、J42 SFP28 モジュールコネクタ

Molex 170382-0001 38

16 U42 ZCU111 システムコントローラー TI MSP430F5342 32

17 J48、 J49ユーザー PMOD GPIO コネクタ、 PMOD0/1 RA レセプタクル

SULLINS PPPC062LJBN-RC 42

18 DS11 ～ DS18ユーザー I/O、 8 つのユーザー LED、アクティブ High

GPIO LED、 GREEN 0603 41

19 SW9 ～ SW13ユーザー I/O、ユーザープッシュボタンスイッチ、

アクティブ High

E-Switch TL3301EP100QG (N、 S、 W、 E、 C パターン)

41

20 SW14 ユーザー I/O、 8 極ユーザー DIP スイッチ、アクティブ High

C&K SDA08H1SBD 41

21 SW20 ユーザー I/O、 CPU_RESET プッシュボタン、アクティブ High

E-switch TL3301EP100QG 41

22 SW8 システムコントローラー 5 極 C&K SDA05H1SBD 32




23 SW3、 SW4スイッチ、 PS_SRST_B、 PS_POR_B ブッシュボタン


24 SW16 電源 ON/OFF スライドスイッチ、電源 ON/OFF スライドスイッチ

C&K 1201M2S3AQE2 46

25 J52 電源 ON/OFF スライドスイッチ、電源コネクタ MOLEX 39-30-1060 46

26 SW2 Program_B プッシュボタン、 PS_PROG プッシュボタン


27 J26 FPGA メザニンカードインターフェイス、FMCP HSPC コネクタ

Samtec ASP_184329_01 33 ～ 37

28 – ボード電源システム (表面、 [B]) Infineon レギュレータ 47 ～ 61

29 P11 DPAUX (MIO 27 ～ 30)、 DisplayPort MOLEX 0472720001 22 ～ 23

30 J19 電圧および電流の監視、 PMBUS コネクタ SULLINS PBC36SAAN 26

31 J92 システムコントローラー、 MSP430 SC エミュレーションケーブルコネクタ

TYCO 5103308-2 32

32 SW6 RFSoC デバイスのコンフィギュレーション、FPGA モード 4 極 DIP スイッチ

4 極 C&K SDA04H1SBD 12

33 J5 SYSMON 2x6 垂直オスピンヘッダー SULLINS PBC36DAAN 3

34 J47 RF データコンバーター、ロープロファイルアレイ (LPAF) ソケット

Samtec LPAF-40-03.0-S-08-2-K-TR 63

35 J94 RF データコンバーター、ロープロファイルアレイ (LPAF) ソケット

Samtec LPAF-40-03.0-S-08-2-K-TR 64

36 U40 PS M.2 SATA コネクタ Amphenol MDT420M02001 31

37 M2CAGE1 PS M.2 SATA コネクタ、 M.2 コネクタ EMI ケージ

Leader Tech 20S-CBSFNSV-1.0x2.25x0.40

31

38 U52 冷却ファンコネクタ、ファンコントローラー Maxim MAX6643LBBAEE++ 46

39 J60 冷却ファンコネクタ、ファンコントローラー Molex 22-11-2032 46

40 J14 ユーザー SMA MGT クロック、 SMA USER_SMA_MGT_CLOCK_P

Rosenberger 32K10K-400L5 8

41 J15 ユーザー SMA MGT クロック、 SMA USER_SMA_MGT_CLOCK_N


42 J95 ユーザー SMA MGT クロック、 SMA RF_FPGA_REF_CLK


43 J108 RF クロッキング、 U90 LMK04208 RF REFCLK SMA


44 J109 RF クロッキング、 U90 LMK04208 RF 外部 REFCLK SMA


45 U90 RF クロッキング、 LMK04208 RF REFCLK TI LMK04208 67

49 U102 RF クロッキング、 ADC RFPLL TI LMX2594RHAT 68

50 U103 RF クロッキング、 DAC RFPLL TI LMX2594RHAT 69

表 2‐1: ボードコンポーネントの位置 (続き)

参照番号






51 U104 RF クロッキング、 ADC RFPLL TI LMX2594RHAT 70

52 U6 システムリセットプッシュボタン、パワーオンリセット

Maxim MAX16025TE+ 12

53 U13 USB 3.0 トランシーバーおよび USB 2.0 ULPI PHY、 USB3 電源スイッチ

Micrel MIC2544A-1YM 24

54 J20 システムリセットプッシュボタン、2 ピン HDR PS_POR_B

SULLINS PBC36SAAN 12

55 J8 システムリセットプッシュボタン、2 ピン HDR PS_SRST_B


56 J9 システムリセットプッシュボタン、2 ピン HDR MR_B (U6 MAX16025 POR)


57 U53 ボード電源システム、INFINEON PMIC1

Infineon IRPS5401MXI04TRP 47





60 U83 電源およびステータス LED、 LED ドライバー TI SN74AVC8T245PWR 62



63 SW7 PB U42 MSP430 リセット、PB リセット (U42 MSP430)


表 2‐1: ボードコンポーネントの位置 (続き)

参照番号






ジャンパーおよびスイッチのデフォルト設定

図 2-2 に、 ZCU111 ボードのジャンパーヘッダーおよびスイッチの位置を示します。図中のコンポーネント位置を示す番号は、表 2-2 (ジャンパーのデフォルト設定) または表 2-3 (スイッチのデフォルト設定) に「参照番号」として記載しています。いずれの表にも、該当する回路図ページ番号を記載しています。


図 2‐2:ボードのジャンパーヘッダーおよびスイッチの位置

1

2

4

3

8

9

10

11

12

15

14 13

16

18

17

19

20

27 23

25

26

29

32

28

24

21

22

31

7

6

5

30

X20479-062118




ジャンパー

表 2‐2: ジャンパーのデフォルト設定

参照番号コンポーネント

記号機能デフォルト回路図ページ

1 J85 POR_OVERRIDE 2-3 3

1-2: イネーブル

2-3: ディスエーブル

2 J2 SYSMON I2C アドレス ON 3

OFF: SYSMON_VP_R = フローティング

ON: SYSMON_VP_P = プルダウン

3 J3 SYSMON I2C アドレス ON 3

OFF: SYSMON_VN_R = フローティング

ON: SYSMON_VP_N = プルダウン

4 J4 SYSMON VREFP 1-2 3

1-2: 1.25V VREFP を FPGA に接続

2-3: VREFP を GND に接続

5 J20 リセットシーケンサー PS_POR_B ON 12

OFF: シーケンサーで PS_POR_B を制御しない

ON: シーケンサーで PS_POR_B を制御する

6 J8 リセットシーケンサー PS_SRST_B ON 12

OFF: シーケンサーで PS_SRST_B を制御しない

ON: シーケンサーで PS_SRST_B を制御する

7 J9 リセットシーケンサー抑制 OFF 12

OFF: 通常動作のシーケンサー

ON: シーケンサー抑制 ( リセットがアサートされたまま)

8 J17 USB 3.0 コネクタ J96 のシールド接続オプション 2-3 24

1-2: J96 シールドをキャパシタ C171 を介して GND に接続

2-3: J96 シールドを GND に直接接続

9 J18 ULPI USB3320 U12 ULPIO_VBUS_SEL オプションジャンパー OFF 24

ON: U13 MIC2544A スイッチの 5V を VBUS に使用

OFF: 通常動作、 J96 USB3.0 接続からの VBUS を使用

10 J1 SD3.0 U107 IP4856CX25 レベル変換器の基準電圧選択 1-2 28

1-2: SD3.0 J100 ソケットの UTIL_3V3 3.3V を追跡

2-3: GND = 内部基準電圧に戻す

11 J23 U93 SC18IS602IPW I2C-to-SPI ブリッジイネーブル OFF 66

ON: U93 ブリッジ RESET_B を GND に接続、 U93 無効

OFF: U93 ブリッジ有効

12 J164 U111 MPS430 RST_B およびテストピンオプション 32




1-2: MSP430_RST_B を PMOD1_0 に接続開放

2-3: MSP430_TEST を PMOD1_1 に接続開放

13 J29 SFP0 J29 イネーブルジャンパー ON 38

ON: SFP0 TX_DISABLE = GND = イネーブル

OFF: SFP0 TX_DISABLE = High = ディスエーブル










17 J87 USB2ANY ケーブルセレクトジャンパー OFF 66

ON: USBANY_SDO を I2CSPI_SDO に接続

OFF: USBANY_SDO を I2CSPI_SDO に接続しない

18 J89 ZU28DR RFSoC U1 ADC バンク 224 ADC_REXT 選択 OFF 9

ON: バンク 224 ADC_REXT ピン AB8 = GND

OFF: バンク 224 ADC_REXT ピン AB8 = 2.49K を介して GND に接続

19 J90 ZU28DR RFSoC U1 DAC バンク 228 DAC_REXT 選択 OFF 10

ON: バンク 228 DAC_REXT ピン W8 = GND

OFF: バンク 228 DAC_REXT ピン W8 = 2.49K を介して GND に接続

20 J101 SPI CS セレクトヘッダー 66

1-2:

3-4:

5-6:

7-8:

21 J111 SPI SDO セレクトヘッダー 66

1-2:

3-4:

5-6:

7-8:

表 2‐2: ジャンパーのデフォルト設定 (続き)






スイッチ

22 J110 U92 12.8MHz TXCO 電源 ON 67

ON: U92 を ON

OFF: U92 を OFF

表 2‐2: ジャンパーのデフォルト設定 (続き)



表 2‐3: スイッチのデフォルト設定



23 SW6 RFSoC U1 モード 4 極 DIP スイッチ 0010 12

スイッチ OFF = 1 = High、 ON = 0 = Low

モード = SW6[4:1] = Mode[3:0]

JTAG = ON,ON,ON,ON = 0000

QSPI32 = ON,ON,OFF,ON = 0010

SD = OFF,OFF,OFF,ON = 1110

24 SW2 PS_PROG_B プッシュボタン (1) 12

25 SW3 PS_POR_B プッシュボタン (1) 12

SW4 PS_SRST_B プッシュボタン (1) 12

26 SW8 MSP430 U42 5 極 GPIO DIP スイッチスイッチ OFF = 1 = High、 ON = 0 = Low

11111 32

27 SW8 MSP430 U42/MSP430 エミュレーションケーブル J92 用の RST_B プッシュボタン

(1) 32

28 SW9 GPIO プッシュボタン (ノース) GPIO_SW_N (1) 41

SW10 GPIO プッシュボタン (ウエスト ) GPIO_SW_W (1) 41

SW11 GPIO プッシュボタン (センター ) GPIO_SW_C (1) 41

SW12 GPIO プッシュボタン (イースト ) GPIO_SW_E (1) 41

SW13 GPIO プッシュボタン (サウス) GPIO_SW_S (1) 41

29 SW14 GPIO 8 極 DIP スイッチスイッチ OFF = 0 = Low、 ON = 1 = High

00000000 41

30 SW15 CPU_RESET プッシュボタン (1) 41

31 SW16 主電源スライドスイッチ OFF 46

32 SW19 PS MIO22_BUTTON プッシュボタン (1) 11

注記:1. プッシュボタンスイッチのデフォルトは開放 (押し込まれていない状態) です。




RFSoC デバイスのコンフィギュレーションZynq UltraScale+ XCZU28DR-2E RFSoC デバイスは、マルチステージブートプロセスを使用しています。マルチステージブートプロセスの詳細は、『Zynq UltraScale+ MPSoC テクニカルリファレンスマニュアル』 (UG1085) [参照 3] の「ブートおよびコンフィギュレーション」の章を参照してください。表 2-4 に、スイッチ SW6 のコンフィギュレーションオプション設定を示します。

JTAG

Vivado®、ザイリンクス SDK、またはサードパーティツールを使用すると、マイクロ USB コネクタ (J83) から FTDI FT4232 USB-to-JTAG/USB UART (U34) を経由して Zynq UltraScale+ RFSoC デバイスへ JTAG 接続を確立できます。

クワッド SPIデュアルクワッド SPI 不揮発性コンフィギュレーションメモリからブートするには、次の手順を実行します。

1. Zynq UltraScale+ RFSoC の有効なブートイメージを、 MIO クワッド SPI インターフェイスに接続したクワッド SPI フラッシュデバイスに格納します。 QSPI のプログラミングの詳細は、『ZCU111 フラッシュリストアチュートリアル』 (XTP515) [参照 13] を参照してください。

2. 表 2-4 を参照して、ブートモードピン SW6 [3:0] PS_MODE[3:0] を「QSPI32」に設定します。

3. 電源を切って入れ直すか、パワーオンリセット (POR) プッシュボタンを押します。 SW6 は図 2-1 の参照番号 46 にあります。

SD

SD カードからブートするには、次の手順を実行します。

1. Zynq UltraScale+ RFSoC の有効なブートイメージを格納した SD カードを ZCU111 ボードのソケット J100 に挿入します。

2. 表 2-4 を参照して、ブートモードピン SW6 [3:0] PS_MODE[3:0] を「SD」に設定します。

3. 電源を切って入れ直すか、パワーオンリセット (POR) プッシュボタンを押します。 SW6 は図 2-1 の参照番号 46 にあります。

Zynq UltraScale+ RFSoC のコンフィギュレーションオプションの詳細は、『Zynq UltraScale+ MPSoC テクニカルリファレンスマニュアル』 (UG1085) [参照 3] を参照してください。

表 2‐4: スイッチ SW6 のコンフィギュレーションオプション設定

ブートモードモードピン [3:0] モード SW6 [4:1]

JTAG 0000 ON,ON,ON,ON

QSPI32 0010(1) ON,ON,OFF,ON

SD 1110 OFF,OFF,OFF,ON

注記:1. スイッチのデフォルト設定です。



第 3章

ボードコンポーネントの説明

概要

この章では、ボード上の各コンポーネントの機能について詳しく説明します。 12 ページの表 2-1 にはコンポーネント名、回路図のページ番号、および各コンポーネントの機能を説明したこの章のセクションへのリンクを記載して

います。各コンポーネントの位置は、 11 ページの図 2-1 を参照してください。

コンポーネントの説明

Zynq UltraScale+ XCZU28DR RFSoC

[図 2-1、参照番号 1]

ZCU111 ボードには、強力なプロセッシングシステム (PS) とプログラマブルロジック (PL) を 1 つのデバイスに統合した Zynq UltraScale+ XCZU28DR-2FFVG1517 RFSoC が実装されています。 Zynq UltraScale+ RFSoC の PS は、 Arm® 社のフラッグシップ製品である Cortex®-A53 64 ビットクワッドコアプロセッサと Cortex-R5 デュアルコアリアルタイムプロセッサを内蔵しています。

Zynq UltraScale+ XCZU28DR-2FFVG1517 RFSoC の詳細は、『Zynq UltraScale+ RFSoC データシート : DC 特性および AC スイッチ特性』 (DS926) [参照 2] を参照してください。Zynq UltraScale+ RFSoC のコンフィギュレーションオプションの詳細は、『Zynq UltraScale+ MPSoC テクニカルリファレンスマニュアル』 (UG1085) [参照 3] を参照してください。



第 3 章: ボードコンポーネントの説明

暗号キーバッテリバックアップ回路XCZU28DR RFSoC (U1) はビットストリーム暗号キーテクノロジを実装しています。 ZCU111 ボードには、図 3-1 に示す暗号キーバックアップバッテリ回路があります。

このボードにはセイコーインスツル社の 1.5V リチウム二次コイン電池 TS518FE (B1) が実装されており、この電池の正極が XCZU28DR-2E RFSoC (U1) の VCC_PSBATT ピン Y23 に接続されています。ボードの電源がオフの場合のバッテリ電源電流 IBATT 仕様値は最大 150nA です。UTIL_1V8 1.8V レールから順電圧降下 0.38V (標準) の直列ダイオードと 4.7ΩK 電流制限抵抗器を介して B1 を充電します。公称充電電圧は、 1.42V です。


図 3‐1:暗号キーバックアップ回路

X20480-062118




I/O 電圧レール

表 3-1 に、 ZCU111 ボード上の XCZU28DR RFSoC PL I/O バンク電圧を示します。

PS 側: DDR4 SODIMM ソケット[図 2-1、参照番号 2]

PS 側のメモリは Zynq UltraScale+ DDRC バンク 504 ハードメモリコントローラーに接続されています。 PS 側のバンク 504 メモリインターフェイスは 260 ピン 64 ビット DDR4 SODIMM ソケット (J50) をサポートします。ZCU111 ボードは出荷時に次の DDR4 SODIMM が装着されています。

• メーカー : Micron 社

• 製品番号: MTA4ATF51264HZ-2G6E1

• 説明:

° 4GB 260 ピン DDR4 SODIMM

° シングルランク x16

° 512Mb x 64 ビット

° 1333MT/s ～ 2666MT/s をサポート

ZCU111 ボードの XCZU28DR RFSoC PS DDR インターフェイスの性能は、『Zynq UltraScale+ RFSoC データシート : DC 特性および AC スイッチ特性』 (DS926) [参照 2] を参照してください。

表 3‐1: I/O 電圧レール

XCZU28DR 電源ネット名電圧接続先

PL バンク 64 VCC1V8 1.8V GPIO

PL バンク 65 VADJ_FMC(1) 1.8V FMCP_HSPC LA BUS [0:16]

PL バンク 66 VADJ_FMC(1) 1.8V FMCP_HSPC LA BUS [17:32]

PL バンク 67 VCC1V2 1.2V PL_DDR4_DQ[32:63]

PL バンク 68 VCCIV2 1.2V PL_DDR4_DQ[0:31]、 SFPx_TX_DISABLE、 SYSMON_SDA/SCL

PL バンク 69 VCC1V2 1.2V PL_DDR4 ADDR/CTRL、 PMOD0&1[0:7]、 MSP430_GPIO[0:3]

PL バンク 84 VCC1V8 1.8V ADCIO[0:19]、 GPIO_SW[N,E,C,W]

PL バンク 87 VCC1V8 1.8V DACIO[0:19]、 GPIO_SW[S]、 SFP_SI5382_CLK_IN_SEL

PS バンク 500 VCC1V8 1.8V QSPI LWR/UPR、 PS_GPIO2、 I2Cx_SDA/SCL、 UART0_RXD/TXD

PS バンク 501 VCC1V8 1.8V DP CTRL、 PMU_GPO[0:5]、 SDIO I/F、 PS_GPIO1

PS バンク 502 VCC1V8 1.8V USB I/F、 ENET I/F

PS バンク 503 VCC1V8 1.8V PS CONFIG I/F

PS バンク 504 VCC1V2 1.2V PS_DDR4 64-BIT SODIMM I/F

注記:1. ZCU111 ボードの出荷時、 VADJ_FMC は MSP430 システムコントローラーによって 1.8V に設定されています。




ZCU111 ボードの DDR4 SODIMM インターフェイスは、『UltraScale アーキテクチャ PCB デザインユーザーガイド』 (UG583) [参照 4] の「DDR4 SDRAM (PL および PS) の PCB ガイドライン」セクションに記載の制約ガイドラインに従っています。 DDR4 SODIMM インターフェイスのインピーダンスは 40Ω です。その他のメモリインターフェイスの詳細は、『UltraScale アーキテクチャ FPGA メモリ IP LogiCORE IP 製品ガイド』 (PG150) [参照 5] も参照してください。詳細は、 Micron 社のウェブサイト [参照 15] で MTA4ATF51264HZ-2G6E1 のデータシートを参照してください。

DDR4 SODIMM ソケット (J50) と XCZU28DR PS バンク 504 の接続は、付録 B 「ザイリンクスデザイン制約」を参照してください。

PL 側: DDR4 コンポーネントメモリ[図 2-1、参照番号 3]

4 つの 512Mb x 16 SDRAM (U80、 U94 ～ U96) で 4GB、 64 ビット幅の DDR4 メモリシステムを構成しています。

• メーカー : Micron 社

• 製品番号: MT40A512M16JY-075E

• 説明:

° 8Gb (512Mb x 16)

° 1.2V 96 ボール TFBGA

° DDR4-2666

ZCU111 ボードの XCZU28DR RFSoC PL DDR インターフェイスの性能は、『Zynq UltraScale+ RFSoC データシート : DC 特性および AC スイッチ特性』 (DS926) [参照 2] を参照してください。

このメモリシステムは、 PL 側の XCZU28DR バンク 67、 68、および 69 に接続されます。 DDR4 0.6V VTT 終端電圧は、シンクソースレギュレータ (U81) から供給されます。

ZCU111 ボードの DDR4 64 ビットコンポーネントメモリインターフェイスは、『UltraScale アーキテクチャ PCB デザインユーザーガイド』 (UG583) [参照 4] の「DDR4 SDRAM (PL および PS) の PCB ガイドライン」セクションに記載の制約ガイドラインに従っています。 ZCU111 ボードの DDR4 コンポーネントインターフェイスのインピーダンスは 40Ω です。その他のメモリインターフェイスの詳細は、『UltraScale アーキテクチャ FPGA メモリ IP LogiCORE IP 製品ガイド』 (PG150) [参照 5] も参照してください。詳細は、 Micron 社のウェブサイト [参照 15] で MTA4ATF51264HZ-2G6E1 のデータシートを参照してください。

DDR4 コンポーネントメモリと XCZU28DR バンクの接続は、付録 B 「ザイリンクスデザイン制約」を参照してください。




PSMIO

表 3-2 に、 ZCU111 ボードで実装されている PS MIO ペリフェラルのマップを示します。 PS MIO ペリフェラルのマップの詳細は、『Zynq UltraScale+ MPSoC テクニカルリファレンスマニュアル』 (UG1085) [参照 3] を参照してください。

表 3‐2: MIO ペリフェラルのマップ

MIO[0:25] バンク 500 MIO[26:51] バンク 501 MIO[52:77] バンク 502

0 QSPI 26 PMU IN 52 USB0

1 QSPI 27 DPAUX 53 USB0




5 QSPI 31 割り当てなし /接続なし 57 USB0

6 割り当てなし /接続なし 32 PMU OUT 58 USB0

7 QSPI 33 PMU OUT 59 USB0





12 QSPI 38 GPIO 64 GEM3

13 GPIO 39 SD1 65 GEM3

14 I2C0 40 SD1 66 GEM3

15 I2C0 41 SD1 67 GEM3

16 I2C1 42 SD1 68 GEM3

17 I2C1 43 割り当てなし /接続なし 69 GEM3

18 UART0 44 割り当てなし /接続なし 70 GEM3

19 UART0 45 SD1 71 GEM3

20 割り当てなし /接続なし 46 SD1 72 GEM3

21 割り当てなし /接続なし 46 SD1 73 GEM3



24 割り当てなし /接続なし 50 SD1 76 MDI03

25 割り当てなし /接続なし 51 SD1 77 MDI03




クワッド SPI フラッシュメモリ (MIO 0 ～ 12)[図 2-1、参照番号 4]

Micron 社のデュアル MT25QU02GCBB8E12-0SIT シリアル NOR フラッシュクワッド SPI フラッシュメモリには、RFSoC システムのブートイメージを格納できます。このインターフェイスは、『Zynq UltraScale+ MPSoC テクニカルリファレンスマニュアル』 (UG1085) [参照 3] で定義された QSPI32 ブートモードをサポートするために使用します。

デュアルクワッド SPI フラッシュ (U17/U18) は 4Gb の不揮発性ストレージで、コンフィギュレーションおよびデータストレージに使用できます。

• 製品番号: MT25QU02GCBB8E12-0SIT (Micron 社)

• 電源電圧: 1.8V

• データパス幅: 8 ビット

• データレート : モード (シングル、デュアル、クワッド ) により異なる

このメモリの使用方法の詳細は、『Zynq UltraScale+ MPSoC テクニカルリファレンスマニュアル』 (UG1085) [参照 3] のコンフィギュレーションおよびクワッド SPI フラッシュメモリに関するセクションを参照してください。クワッド SPI の詳細は、 Micron 社のウェブサイト [参照 15] で MT25QU02GCBB8E12-0SIT のデータシートを参照してください。

クワッド SPI フラッシュメモリと XCZU28DR PS バンク 500 の接続は、付録 B 「ザイリンクスデザイン制約」を参照してください。

GPIO (MIO 13、 38)これら 2 つの GPIO ビットは MSP430 システムコントローラー (U42) に接続されており、汎用信号または Zynq UltraScale+ RFSoC デバイスと MSP430 システムコントローラーの通信に使用します。これらの信号は、 TSX0108E (U41) によってレベルシフトされます。表 3-3 に、システムコントローラー (U42) と XCZU28DR RFSoC の接続を示します。

表 3‐3: システムコントローラー (U42) GPIO と XCZU28DR (U1) の接続

XCZU28DR (U1) ピンネット名MSP430 (U42)

ピン名ピン番号

E27 MIO38_PS_GPIO1 P1_6 19

R28 MIO13_PS_GPIO2 P1_7 20




I2C0 (MIO 14、 15)、 I2C1 (MIO 16、 17)図 3-2 に、 I2C0 および I2C1 バス接続の概略を示します。


図 3‐2: I2C0 および I2C1 バス接続の概略

Zynq UltraScale+RFSoc PS-Side

RFSoC PL-Side

I2C0

PS_I2C0 PS_I2C1

PL_I2C0 PL_I2C1

0x74 01234567

EEPROMSI5341USER_SI570USER_MGT_S1570SI5328I2CSP1RFMCN.C.

12C Mux#1

0x75 01234567

FMC+ HSPCN.C.SYSMON (DNP resistors)PS_DDR4_SODIMMSFP283SFP282SFP281SFP280

12C Mux#2

0x75

0123

INA226 PMBusN.C.IRPS5401 PS + PL Voltage Controller PMBusSYSMON

12C Mux#3

PMBus Cable

0x20GPIO

Expander

U22 TCA6416A

System ControllerP3 P4

U42 MSP430

U23 PCA9544AI2C0

J19

I2C1

U27 TCA9548A

U26 TCA9548A

I2C1

U1 XCZU28DR

L/SU19

L/SU20

L/SU25

L/SU24

X20530-062118




I2C0 (MIO 14、 15)[図 2-1、参照番号 13]

I2C バス I2C0 は RFSoC (U1) の PS バンク 500、 PL バンク 64、およびシステムコントローラー (U42) を GPIO 16 ビットポートエクスパンダー (TCA6416A U22) および I2C スイッチ (PCA9544A U23) に接続します。ポートエクスパンダーを使用すると、 PL 側をコンフィギュレーションしなくてもリセットおよび電源システムイネーブルピンを制御したり、各種アラーム入力を受信したりできます。 PMBus 電源コントローラーおよび INA226 電力モニターにも、PCA9544A スイッチ (U23) を介して I2C0 バスからアクセスできます。 TCA6416A (U22) は、 I2C アドレス 0x20 に応答するようにピンを固定しています。 PCA9544A スイッチ (U23) は 0x75 に設定されています。

表 3-4 に、 I2C0 TCA6416A ポートエクスパンダー (U22) の各ポートに接続されたデバイスを示します。表 3-5 に、I2C0 PCA9544A スイッチ (U23) の各バスに接続されたデバイスを示します。表 3-4 と表 3-5 に示した I2C0 バス接続の概略を、図 3-3 に示します。


図 3‐3: I2C0 バスのトポロジ

TCA6416A

P00P01P02P04P05P06

MAX6643_OT_BMAX6643_FANFAIL_BMI026_PMU_INPUT_LSSFP28_SI5328_INT_ALMIIC_MUX_RESET_BGEM3_EXP_RESET_BSDA/

SCL

BANK 500

PS I2C0MIO15/MIO14

U1

BANK 64

PL I2C0AW16/AT16

U1

MPS430

U42

22 P3_023 P3_1

L/S

U19

0x20

P10P11P12P16P17

FMC_HSPC_PRSNT_M2C_BCLK_SPI_MUX_SEL0CLK_SPI_MUX_SEL1IRPS5401_ALERT_BINA226_PMBUS_ALERT

U20

TCA6416A

SDA/SCL

0x75

INA226_PMBUS_SCA/SCLNot ConnectedIRPS5401_PMBUS_SDA/SCLSYSMON_SCA/SCL

U23

SD0/SC0SD1/SC1SD2/SC2SD3/SC3

U22

I2C0_SDA/SCL

L/S

X20531-062118




表 3‐4: I2C0 ポートエクスパンダー TCA6416A (U22、アドレス 0x20) の接続

TCA6416A (U22)

回路図ネット名

接続先


ピン番号

ピン名コンポーネント記号デバイス

SDA 23 I2C0_SDA 図 3-3 の接続を参照してください。TCA6416A U22 アドレス 0x20

SCL 22 I2C0_SCL

P00 4 MAX6643_OT_B 9 OT_B U52 MAX6643

P01 5 MAX6643_FANFAIL_B 4 FANFAIL_B U52 MAX6643

P0 6 MIO26_PMU_INPUT_LS G25 PS_MIO26 U1 XCZU28DR

P04 8 SFP_SI5382_INT_ALM 12 INTRB U48 SI5382A

P05 9 IIC_MUX_RESET_B 3 RESET_B U26、 U27 TCA9548A

P06 10 GEN3_EXP_RESET_B 2 B U14 SN74LVC1G08

P10 13 FMCP_HSPC_PRSNT_M2C_B

4 OE U45 NC7SZ66P5X

H2 PRSNT_M2C_L J26(H) ASP_184329_01

Z1 PRSNT_M2C_L J26(Z) ASP_184329_01

P11 14 CLK_SPI_MUX_SEL0 14 S0 U97 IDTQS3VH253QG8

P12 15 CLK_SPI_MUX_SEL1 2 S1 U97 IDTQS3VH253QG8

P16 19 IRPS5401_ALERT_B

11 INT2_B U23 PCA9544A

17 ALERT_B U53、 U55、 U57 IRPS5401

17 SALERT_B U68、 U70、 U74、 U75 IR38060

P17 20 INA226_PMBUS_ALERT

4 INT0_B U23 PCA9544A

3 ALERT U3、 U59 ～ U61U63 ～ U66

INA226

3 ALERT U67、 U69、 U71、 U73、U77、 U79




I2C1 (MIO 16 ～ 17)[図 2-1、参照番号 14]

I2C バス I2C1 は RFSoC (U1) の PS バンク 500、 PL バンク 64、およびシステムコントローラー (U42) を 2 つの I2C スイッチ (TCA9548A U26、 U27) に接続します。これらの I2C1 接続により、 I2C に対応したほかのターゲットデバイスとの I2C 通信をサポートします。 TCA9548A (U26) は、 I2C アドレス 0x74 に応答するようにピンをストラップしています。 TCA9548A (U27) は、 I2C アドレス 0x75 に応答するようにピンを固定しています。表 3-6 と表 3-7 に示した I2C1 バス接続の概略を、図 3-4 に示します。

表 3‐5: I2C0 マルチプレクサー PCA9544A (U23、アドレス 0x75) の接続

PCA9544A (U23)回路図ネット名

接続先

ピン名ピン番号ピン番号ピン名コンポーネント記号デバイス

SDA 19 I2C0_SDA 図 3-3 の接続を参照してください。PCA9544A (U23) アドレス 0x75SCL 18 I2C0_SCL

ポートマルチプレクサーに接続された I2C バス

0 INA226_PMBUS_SDA/SCL 4/5 SDA/SCL 表 3-4 の P17 参照 INA226

2 IRPS5401_SDA/SCL 19/18 DATA/CLK U53、 U55、 U57 IRPS5401

3 SYSMON_SDA/SCL D11/B12 バンク 68 U1(1) XCZU28DR

注記:1. SYSMON SDA/SCL は U99 によってレベルシフトされます。





図 3‐4: I2C1 バスのトポロジ

TCA9548A

SD0/SC0

SD1/SC1

SD2/SC2

SD3/SC3

SD4/SC5

SD5/SC5

SD6/SC6

SD7/SC7

IIC_EEPROM_SDA/SCL

S15341_SDA/SCL

USER_S1570_SDA/SCL

USER_MGT_S1570_SDA/SCL

SI5382_SDA/SCL

I2C2SPI_SDA/SCL

RFMC_I2C_SDA/SCL

NOT CONNECTED

SDA/SCL

BANK 500

PS I2C1

U1

BANK 64

U1

MPS430

U42

28 P4_129 P4_2

L/S

U24

0x74

U25

U26

I2C1_SDA/SCL

L/S

MIO17/MIO16

PL I2C1AL21/AH19

TCA9548A

SD0/SC0

SD1/SC1

SD2/SC2

SD3/SC3

SD4/SC5

SD5/SC5

SD6/SC6

SD7/SC7

FMCP_HSPC_II_SDA/SCL

NOT CONNECTED

SYSMON_SDA/SCL

PS_DDR4_SODIMM_SDA/SCL

SFP3_IIC_SDA/SCL

SFP2_IiC_SDA/SCL

SFP1_IiC_SDA/SCL

SFP0_IIC_SDA/SCL

SDA/SCL

0x75

U27

X20532-062118




TCA9548A と PCA9544A の詳細は、 Texas Instruments 社のウェブサイト [参照 20] を参照してください。

表 3‐6: I2C1 TCA9548A (U26、アドレス 0x74) の接続

TCA9548A U26 (アドレス 0x74)

ポートI2C1 バスデバイスターゲットデバイス

アドレス

0 EEPROM U88 0x54

1 Si5341 クロック U46 0x36

2 ユーザー Si570 クロック U47 0x5D

3 ユーザー MGT Si570 クロック U49 0x5D

4 Si5382 (SFP28 クロックリカバリ ) U48 0x68

5 SC18IS602B U93 0x2F

6 LPAF-40 J47 コネクタ USER

7 未接続 NA

表 3‐7: I2C1 TCA9548A (U27、アドレス 0x75) の接続

TCA9548A (U27)(アドレス 0x75)

ポートI2C1 バスデバイスターゲットデバイス

アドレス

0 FMCP HSPC J26 0x##

1 未接続 NA

2 SYSMON U1 バンク 68 0x32

3 PS DDR4 SODIMM ソケット J50 0x51

4 SFP3 P2 0x50

5 SFP2 P1 0x50

6 SFP1 P2 0x50

7 SFP0 P1 0x50




UART0 (MIO 18、 19)[図 2-1、参照番号 7]

これは Zynq UltraScale+ RFSoC の PS 側のメイン UART インターフェイスで、 TXS0108E レベルシフター (U21) 経由で FTDI FT4232HL USB-to-Quad-UART ブリッジ (U34) のポート B に接続します。表 3-8 に、 FT4232HL (U34) のポート割り当てを示します。図 3-5 に、 FT4232HL UART インターフェイス回路を示します。

表 3‐8: FT4232HL のポート割り当て

FT4232HL (U34) Zynq UltraScale+ RFSoC (U1)

ポート A JTAG ZCU111 JTAG チェーン

ポート B UART0 PS_UART0 (MIO 18、 19)

ポート C UART2 PL_UART2 バンク 64

ポート D UART3 U42 システムコントローラー UART


図 3‐5: ZCU111 の FT4232HL UART 接続

X20481-062118




表 3-9 に、 FT4232HL (U34) の UART 接続を示します。

FT4232HL の詳細は、 Future Technology Devices International Ltd 社のウェブサイト [参照 26] を参照してください。

UART1 (MIO 20、 21)PS 側の UART1 は未接続です。

GPIO (MIO 22、 23)PS 側のプッシュボタン SW19 は MIO22 (ピン U1.Y28) に接続されています。このプッシュボタンの横にある PS 側の LED DS50 は、 MIO23 (ピン U1.U29) に接続されています。

CAN1 (MIO 24、 25)PS 側の CAN バス TX および RX MIO ピンは未接続です。

PMU GPI (MIO 26)

PS 側の MIO 26 は、ウォームブートを示すための PMU への入力として予約されています。 PS バンク 501 の MIO26 (U1.G25) は、0Ω 直列抵抗 R92 を介して I2C0 U22 TCA6416A バスエクスパンダー (ポート P02 U22.6) に接続されています。 PMU インターフェイスの詳細は、『Zynq UltraScale+ MPSoC テクニカルリファレンスマニュアル』 (UG1085) [参照 3] を参照してください。

表 3‐9: FT4232HL の UART 接続

FT4232HL (U34) ピン

回路図ネット名レベル

シフターレベルシフト後のネット名

ターゲット UARTコンポーネント記号、

ピン

26 LS_UART0_TXD_OUT U21 UART0_TXD_MIO18_RXD U1 Y27

27 LS_UART0_RXD_IN U21 UART0_RXD_MIO19_TXD U1 W28

38 LS_UART2_TXD_OUT U21 UART2_TXD_FPGA_RXD U1 AT15

39 LS_UART0_RXD_IN U21 UART2_RXD_FPGA_TXD U1 AU15

40 LS_UART2_RTS_B U21 UART2_RTS_B U1 AU14

41 LS_UART2_CTS_B U21 UART2_CTS_B U1 AT14

48 UART3_TXD_O_MSP430_UCA0_RXD NA NA U42 26

52 UART3_RXD_I_MSP430_UCA0_TXD NA NA U42 25




DPAUX (MIO 27 ～ 30)[図 2-1、参照番号 29]

Zynq UltraScale+ RFSoC には、メインリンクデータレート 1.62Gb/s、 2.70Gb/s、または 5.40Gb/s を最大 2 レーンまでサポートした VESA DisplayPort 1.2 コントローラー (ソースのみ) があります。DisplayPort 規格では 1Mb/s データレートの LVDS 信号を使用する補助チャネルが定義されており、シングルエンド MIO 信号が差動 DisplayPort AUX チャネル DPAUX に変換されます (表 3-10 参照)。図 3-6 に、 DisplayPort の回路を示します。

表 3‐10: DPAUX/MIO 接続

XCZU28DR (U1) ピンネット名 SN74AVC4T245 レベルシフター (U10)


D25 MIO30_DP_AUX_IN 2A1 8

B25 MIO29_DP_OE 1A2 7

F25 MIO28_DP_HPD 2A2 9

C25 MIO27_DP_AUX_OUT 1A1 6


図 3‐6: DisplayPort 回路

X20482-062118




PMU GPO (MIO 32 ～ 37)Zynq UltraScale+ RFSoC デバイスのプラットフォーム管理ユニット (PMU) は、 PMU 出力ピンを使用して電源ドメインの変更を通知します。 Zynq UltraScale+ RFSoC デバイスの PMU GPO ピンは、 TXS0108E レベルシフター (U41) を介して MSP430 システムコントローラーの入力に接続されます。表 3-11 に、 RFSoC (U1) のバンク 501 と MSP430 (U42) のピン番号を示します。

PMU は I2C0 バスの RFSoC MIO ピンを介してボード電源コントローラーおよび電力モニターにアクセスします。詳細は、 27 ページの図 3-3 を参照してください。

PMU インターフェイスの詳細は、『Zynq UltraScale+ MPSoC テクニカルリファレンスマニュアル』 (UG1085) [参照 3] を参照してください。

SD1 (MIO 39 ～ 51)

ブートおよびファイルシステムストレージ用に、 PS 側に SD カードコネクタへのインターフェイスがあります。このインターフェイスは SD ブートモードに使用し、ブート後は SD3.0 アクセスをサポートします。

表 3‐11: XCZU28DR (U1) と MSP430 の接続

XCZU28DR (U1) ピンネット名

MSP430 (U42)


F26 MIO37_PMU_GPO5 P1_0 13

C27 MIO36_PMU_GPO4 P1_1 14

E26 MIO35_PMU_GPO3 P1_2 15

B27 MIO34_PMU_GPO2 P1_3 16

A27 MIO33_PMU_GPO1 P1_4 17

A26 MIO32_PMU_GPO0 P1_5 18




SD カードインターフェイス[図 2-1、参照番号 6]

ZCU111 ボードは、汎用の不揮発性 SDIO メモリカードおよびデバイスにアクセスできるように、セキュアデジタル入出力 (SDIO) インターフェイスを備えています。 SD I/O カード仕様の詳細は、 SanDisk Corporation 社 [参照 17] または SD Association [参照 18] のウェブサイトを参照してください。 ZCU111 の SD カードインターフェイスは、『Zynq UltraScale+ MPSoC テクニカルリファレンスマニュアル』 (UG1085) [参照 3] に記載されている SD1_LS コンフィギュレーションブートモードをサポートしています。

SDIO 信号は、XCZU28DR RFSoC の PS バンク 501 (VCCMIO = 1.8V) に接続されています。6 つの SD インターフェイスネット MIOxx_SDIO_DAT[0:3]、 MIO50_SDIO_CMD、および MIO51_SDAIO_CLK は、バンク 501 のソースにそれぞれ 30Ω の直列抵抗があります。XCZU28DR RFSoC と SD カードコネクタ (J100) の間には、SD 3.0 に準拠した NXP IP4856CX25 電圧レベル変換器 (U107) があります。 NXP IP4856CX25 (U107) は SD3.0 に準拠し、 SDR104 の性能をサポートしています。

図 3-7 に、 ZCU111 ボード上の SD カードインターフェイスの接続を示します。


図 3‐7: SD カードインターフェイス

X20483-062118




NXP SD3.0 レベルシフターターは Aries アダプターボードに実装されています。表 3-12 に、このアダプターのピン配置を示します。

SD NXP IP4856CX25 レベルシフター (U107) と XCZU28DR RFSoC の PS バンク 501 の接続は、付録 B 「ザイリンクスデザイン制約」を参照してください。

USB0 (MIO 52 ～ 63)

PS 側の USB インターフェイスは、ホストまたはデバイスコントローラーとして動作します。 USB 3.0 インターフェイスは RFSoC の GTR インターフェイスでサポートされ、 SMSC USB3320C コントローラーの USB 2.0 機能には一般的な USB 3.0 microUSB Type A コネクタ (J96) からアクセスします。

表 3‐12: IP4856CX25 アダプター (U107) のピン配置

Aires アダプターピン番号 IP4856CX25 (U107) ピン番号 IP4856CX25 (U107) ピン名

1 C1 CLK_IN

2 C3 GND

3 D3 CD

4 D2 CMD_H

5 E2 CLK_FB

6 E4 WP

7 B4 VLDO

8 C4 VSD_REF

9 A3 DIR_0

10 A4 VSUPPLY

11 B3 VCCA

12 A2 DIR_CMD

13 D1 DATA0_H

14 B2 SEL

15 B1 DATA3_H

16 E1 DATA1_H

17 E3 DIR_1_3

18 A1 DATA2_H

19 E5 DATA1_SD

20 D5 DATA0_SD

21 C5 CLK_SD

22 D4 CMD_SD

23 B5 DATA3_SD

24 A5 DATA2_SD

25 C2 ENABLE




USB 3.0 トランシーバーおよび USB 2.0 ULPI PHY[図 2-1、参照番号 5]

ZCU111 ボードは、Standard Microsystems Corporation (SMSC) USB3320 USB 2.0 ULPI トランシーバー (U12) を使用してホストコンピューターへの USB 接続をサポートします (図 3-8 参照)。 ZCU111 評価キットには、ホストコンピューター側が Type A コネクタ、ZCU111 ボードのコネクタ (J96) 側が USB 3.0 A コネクタの USB ケーブルが同梱されています。 USB3320 は、 ULPI (UTMI+ Low Pin Interface) インターフェイス規格をサポートした High-Speed USB 2.0 PHY です。 ULPI 規格は、 USB コントローラー IP と物理 USB バスを駆動する PHY デバイスのインターフェイスを定義しています。 ULPI 規格を使用すると、 USB コントローラー IP と PHY デバイス間のインターフェイスピン数を抑えることができます。

USB3320 のクロックは、 24MHz クリスタル (X2) から供給します。クロッキングモードの詳細は、 SMSC USB3320 のデータシート [参照 16] を参照してください。USB3320 PHY へのインターフェイスは、XCZU28DR RFSoC の PS に IP を使用して実装しています。

表 3-13 に、 USB 2.0 回路のジャンパー設定を示します。

注記:表 3-13 の太字は、 USB 2.0 High-Speed On-The-Go (OTG) モードのデフォルトのシャント位置を示しています。

注記: USB 3.0 micro-B コネクタ (J96) のシールドを GND に接続するには、ジャンパーヘッダー (J17) のシャント位置をピン 2-3 (デフォルト ) にします。 USB シールドを直列キャパシタを介して GND に接続するには、 C171 にキャパシタ (ボディサイズ 0402) を実装し、ジャンパーヘッダー (J17) のシャント位置をピン 1-2 の位置にします。


図 3‐8: USB インターフェイス

USBMIO

SM3320USB2.0

ULPI

USB3Connector

USBGTR

GTR Tx, Rx

X20533-062118

表 3‐13: USB ジャンパー設定

ヘッダー機�

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