關鍵詞： FPGA , KC705 , Kintex－7

Xilinx公司的7系列FPGA包括Artix-7，Kintex-7 和Virtex-7 三個系列。具有超高端連接帶寬，邏輯容量和信號完整性，提供低成本，小型尺寸和大容量的要求嚴格的高性能應用。其中，Kintex-7 FPGA具有較高的性價比，其所組成的收發器從600Mbps到最高的6.6 Gbps ，達到28.05Gbps。主要用在航空電子、LED背光的平板電視和3D TV、LTE基帶、手持超聲設備、多模式無線電、Prosumer數碼單反照相機和視頻IP網關。

Xilinx7系列FPGA包括，三個新的FPGA系列，以滿足系統的各種要求，即：從成本降低，外形尺寸小，大容量應用，到超高端連接帶寬，邏輯能力和信號處理，以適應苛刻的應用要求。7系列器件是基于可編程芯片，用于目標設計平臺（Targeted Design Platforms），它使得設計人員能夠從開發周期的一開始就專注于創新。Artix-7系列：低成本和功率的優化，小外形包裝，高功率的應用。Artix-7系列：優化的性價比，較前一代有2倍的改善，可用于新一代的FPGA。Virtex-7系列：系統性能較高的優化，系統性能提高一倍。采用堆疊硅片互連技術（SSI），形成了設備的高能力。

7系列采用先進的，高性能，低功耗（HPL），28nm，高-k金屬柵極（HKMG）工藝技術。極大地增強了系統的性能，具有I / O帶寬2.9-TB/s，200萬邏輯單元的能力，和5.3 TMAC/-s DSP，比上一代器件少消耗50％的功率，為ASSP和ASIC提供了一個完全可編程的選擇。所有7系列設備共享一個統一的，第四代高級硅片組合模塊（ASMBL）列式架構，其簡化設計和可移植性降低了系統開發和部署時間。

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圖1 評估板KC705方框圖

表1 Kintex-7 FPGA系列主要應用和特點

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7系列FPGA主要特性

•基于6輸入查找表（LUT）技術，可配置為分布式內存的，先進的高性能FPGA邏輯

• 36kB雙端口RAM塊，內置片上數據緩沖的FIFO邏輯

•高性能的SelectIO技術，支持高達1866 Mb/s的DDR3接口

•高速串行連接功能，內置多千兆位收發器，從600Mb/s到最大6.6 Gb/s，最高28.05Gb/s的速度，提供了一個特殊的低功耗模式，芯片到芯片接口進行了優化

•用戶可配置的模擬接口（XADC），納入雙12位1MSPS模擬-數字轉換器，具有片上熱傳感器和供電傳感器

• DSP片，以及25×18乘法器，48位累加器，預加法器，用于高性能過濾，包括優化對稱系數過濾

•強大的時鐘管理瓷磚（CMT），結合鎖相環（PLL）和混合模式時鐘管理器（MMCM），用于實現高精度和低抖動

•集成的PCI Express（PCIe）塊，最高為X8第三代端點和根端口設計。

•多種配置選項，包括，支持商品記憶，256位AES加密及HMAC/SHA-256認證，并內置SEU的檢測和校正

•低成本，線焊接，無蓋倒裝芯片，高信號完整性，倒裝芯片封裝，可以方便在同一系列產品之間互換。所有型號都具有無鉛封裝，并具有可選鉛封裝

•專為高性能和低功耗的28nm HKMG，HPL工藝設計，1.0V核電 壓的工藝技術，和更低功耗的0.9V核電壓選項

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圖2 評估板KC705外形圖

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圖3 評估板KC705主要元件

KINTEX-7系列在LTE通信應用

KINTEX-7 FPGA提供優惠的價格、性能、因此設計人員可以在一個共同的平臺，滿足LTE基帶處理嚴格的延遲要求。

•可編程性使得具有成本效益的這一共同平臺支持多種空中接口，如LTE，WiMAX和WCDMA

•通過從微微單元（picocell）到宏單元（macrocell）的擴展和重用設計來降低總成本

•在相同成本的基礎上，比前一代FPGA的容量高3倍，少消耗40％的電力

•支持9.8Gbps CPRI / OBSAI的高吞吐量

•支持6.144Gbps CPRI / OBSAI的一種低成本封裝選項

KINTEX-7系列在醫療電子應用

支持低成本芯片級封裝的6.144Gbps CPRI / OBSAI，高 I / O帶寬和144GMACS的DSP處理能力，這使得KINTEX-770T FPGA可以高效地用于前端和后端超聲波處理。設計師可以配置一個完全可編程的128通道超聲波，其高檔解決方案規模可達196或256通道，手持式解決方案為64或32通道。

• 模塊化的五個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對稱濾波器）

•內置支持8個PCI Express Gen1/Gen2渠道，具有高帶寬接口，以支持系統

•芯片級封裝，小外形

KINTEX -7系列在廣播設備的應用

KINTEX-7 FPGA具有高成本效益，和低功耗橋的，串行數字接口（SDI）協議IP技術，用于長距離的廣域網傳輸，以連接當地工作室/現場活動，廣播設施，和使用標準IP網絡的衛星上行站。

•減少64％的電耗，比兩個Virtex-6 XC6L130T的設備成本減少了85％（采用了單一的XC7K160T FPGA）

•采用高帶寬接口，進一步降低成本，縮小了BOM：72位×1600 Mbps DDR3內存接口功能，只使用單一內 存緩沖。（而前一代FPGA需要兩個或四個內存緩沖）

Kintex-7 FPGA系列評估板KC705

KINTEX™-7 FPGA的KC705評估板提供了一個硬件環境，用于KINTEX-7 XC7K325T-2FFG900C FPGA的設計開發和評估。 KC705板提供了許多嵌入式處理系統的共同特性，包括，DDR3 SODIMM內存，一個8通道的PCI Express接口，一個三模式以太網物理層（PHY），通用I/ O，一個UART接口。通過使用連接卡（主板上提供的兩個VITA-57 FPGA夾層連接器FMC），可以添加其他功能。并且具有高引腳數（HPC）和低接腳數（LPC）FMCS。

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圖4 評估板KC705配置電路圖

評估板KC705主要特性

• Kintex-7 XC7K325T-2FFG900C FPGA

•1GB DDR3內存的SODIMM

•128MB線性BPI閃存

•128MB四SPI（Quad-SPI）閃存

•安全數字（SD）連接器

•通過Digilent模塊的USB JTAG

•時鐘發生器

• 固定的200 MHz的LVDS振蕩器（差分）

• I2C可編程LVDS振蕩器（差分）

• SMA連接器（差分）

• GTX收發器時鐘的SMA連接器

• GTX收發器

• FMC HPC連接器（4個GTX收發器）

• FMC LPC連接器（GTX收發器）

• SMA連接器（TX，RX和REFCLK各一對）

• PCI Express（八通道）

•小型可插拔（SFP +）連接器

•以太網PHY SGMII接口（RJ-45接口）

• PCI Express的端點連接

•第一代8通道（X8）

•第二代8通道（X8）

• SFP+連接器

•10/100/1000三速以太網PHY

• USB至UART橋接

• HDMI接口編解碼器

• I2C總線

•的I2C多路復用器

• I2C EEPROM（1 kB）

•用戶I2C可編程3.3V LVDS振蕩器

• DDR3 SODIMM插槽

• HDMI接口編解碼器

• FMC HPC連接器

• FMC LPC連接器

• SFP+連接器

• I2C可編程抖動衰減精密時鐘倍頻

•狀態指示LED燈

•以太網狀態

•電源良好

• FPGA INIT

• FPGA DONE

•用戶I/O

•用戶LED（八個GPIO）

•用戶按鈕（五個方向）

• CPU的復位按鈕

•用戶DIP開關（4極的GPIO）

•用戶SMA GPIO連接器（一對）

• LCD字符顯示（16個字符×2行）

•開關

•電源開/關滑動開關

•配置模式DIP開關

• VITA57.1 FMC HPC連接器

• VITA57.1 FMC LPC連接器

•電源管理

•通過TI電源控制器的PMBus電壓和電流監控

• XADC頭

•配置選項

•線性BPI閃存

•四個SPI

• USB JTAG配置端口

•平臺電纜頭JTAG配置端口

詳情請見:

Xilinx Kintex-7 FPGA KC705評估開發方

GEC

來源:網絡