Zybo开发板的硬件简析

特其拉

网上搜了一下Zybo开发板，资料不多，而且大部分是英文资料，没办法感觉用的人还不是很多。最有用的还是官网的手册，
[url=https://www.digilentinc.com/Products/Detail.cfm?NavPath=2,400,1198&amprod=ZYBO]ZYBO Zynq-7000开发板[/url]
参考手册可以说是唯一准确的资料了，只有好好研读一下，这里简单翻译记录一下方便翻阅。

1	电源开关	15	处理器复位按键
2	电源选择开关	16	FPGA逻辑资源复位按键
3	UART/JTAG USB口	17	音频接口
4	MIO LED	18	逻辑资源配置LED
5	MIO 按键	19	电源LED
6	MIO Pmod	20	预留JTAG
7	USB OTG A型	21	编程模式跳线
8	用户LED 4个	22	预留JTAG口跳线
9	拨码开关 4个	23	PLL 跳线
10	USB OTG/主机/设备 选择跳线	24	VGA连接器
11	普通Pmod	25	microSD插槽
12	高速Pmod 3个	26	HDMI两用接口
13	用户按键 4个	27	RJ45
14	Pmod XADC	28	标准电源插孔

1. 电源
zybo开发板的电源可以通过3种方法输入：USB口、电源插孔、锂电池。

3种输入通过跳线来选择，所有电源通过开关SW4控制，LD11是电源指示LED。从上面可以看到主要的电源芯片是ADI 的ADP5052，这是一颗5通道电源芯片，包括4路降压DC-DC以及一路LDO。ADP5052特别适合FPGA或者处理器的电源方案。
zybo开发板上电后空闲状态时大概消耗200mA电流，因此简单的应用可以直接通过USB供电，不过如果驱动多个外设需要外接5V直流。直流供电范围4.5V-5.5V。zybo开发板上的电压包括下表所列

2.Zync XC7Z010
Zybo开发板上的核心器件是Zync XC7Z010-CLG400，大小17mm X 17mm。
XC7Z010结构比较复杂，简单来说有点像可编程SoC系统，内部可分为两部分PL（可编程逻辑资源）和PS（系统处理部分）。
PL部分和7系列 Artix FPGA逻辑资源相同，大概有28K逻辑单元（相当于430K逻辑门）。唯一不同的是PL部分配置需要通过处理器或者JTAG口编程，不能直接通过Flash ROM配置。
PS部分包括很多部分，两个Cortex-A9硬核、控制器内部总线、DDR3控制器、以及一些外设资源接口。PL和PS内部互联。
3.DDR3 SDRAM
Zybo开发板上包括两颗Micro MT41J128M16JT-125的内存芯片，总容量512MB DDR3 SDRAM。
DDR3是与Zynq芯片的PS部分相连。供电电压是1.5V。
4.SPI FLASH
板上有一颗Spansion S25FL128S flash芯片，容量为128Mb，支持x1,x2,x4SPI模式。
Flash中内容可以用来初始化PS部分和PL部分（必须先初始化PS），最高速度达到400Mbps（x4），供电电压3.3V。Flash也是连接到FPGA的PS部分。
5.USB-UART串口
Zybo开发板上有一颗FTDI FT2232HQ USB桥接芯片。FT2232HQ是一颗单USB转两路UART/FIFO的桥接芯片，因此Zybo可以同时支持USB-UART和USB-JTAG。FT2232HQ是同Zynq芯片的PS部分相连。

6.USB OTG

PS部分包括2个USB OTG接口，板上采用了一颗Microchip USB3320 USB2.0收发器作为PHY。
7.Ethernet PHY
开发板上的10/100/1000以太网PHY采用了Realtek RTL8211E-VL。当PHY上电后会自动连接，即使FPGA没有配置，只要网线连接上，芯片会自动建立连接。

8.HDMI
Zybo开发板的HDMI接口完全由IP实现，连接到FPGA的PL部分，信号采用TMDS IO标准。
9.VGA
Zybo开发板配置了16位的VGA接口，包括了16根信号线（5红、6绿、5蓝）以及行同步和场同步一共18路IO。

VGA视频产生通过FPGA的PL部分，能产生65536彩色。
10.时钟
开发板上的晶振为50MHz，提供给PS部分，能够产生处理器最高650MHz时钟以及DDR3的525MHz时钟。
PL部分的始终由PS的PLL输入，而且可以外接125MHz独立信号，无需依靠PS。

11.音频
音频解码的芯片采用了ADI 的SSM2603，是一款低功耗立体声音频编解码器，配有一组立体声可编程增益放大器(PGA)线路输入和一个单声道麦克风输入，具有两个24位模数转换器(ADC)通道和两个24位数模转换器(DAC)通道。
SSM2603可以作为主设备或从设备工作，音频接口包括一条立体声输入、麦克风输入以及一条立体声输出、耳机插孔。
SSM2603数字接口部分连接到FPGA的PL部分，所有信号为3.3V电压水平。
12.Pmods
Pmod插座是2x6，间距2.54mm。

Zybo开发板上有6个Pmod接口：

• 一路标准Pmod：连接到PL部分，用于低速信号
  
• 一路MIO Pmod：连接到PS部分MIO，用于低速信号
  
• 一路XADC Pmod：连接到PL部分，用于差分模拟信号输入
  
• 三路高速Pmod：连接PL部分，用于高速差分信号
  

13.FPGA配置
Zynq芯片的配置和一般FPGA芯片不同，它是围绕处理器硬核设置，处理器硬核来配置PL部分以及其他外设资源。Zynq的启动包括3个阶段：

• 上电后，其中一个处理器内核CPU0会开始执行内部的BootROM。BootROM首先判断mode引脚启动模式，之后拷贝FSBL启动代码到RAM
  
• FSBL启动代码首先配置PS部分，然后读取Boot image配置PL部分，拷贝用户程序到RAM
  
• 执行用户程序，可以是简单的“hello world”，也可以是Linux系统Boot程序
  

Zynq启动模式可以有3个来源：

• JTAG
  
• Flash
  
• Micro SD