MP5705底板用户手册
一、开发板简介1.1 产品简介MP5705开发板底板适配本公司相关核心板，型号为MP5650（详见MP5650用户手册）。通过核心板+底板的模式来设计组成完整的开发。底板与核心板采用4个120pin高速板间连接器对插，型号为PANASONIC公司的AXK5A2137YG和AXK6A2337YG。底板按照全高半长PCIE板卡设计，可以直接安装在电脑机箱中使用。MP5705底板为方便用户进行二次开发，扩展了一系列外围接口。其中包括2路SFP光纤接口、2路千兆以太网接口、4路SATA接口、PCIE x8接口、4路SMA接口、2组40针扩展接口（其中一组全部为差分信号）、板载下载器以及若干按键、LED、板载GTX时钟等。MP5705底板硬件框图如图1.1所示：http://uphotos.eepw.com.cn/1657508383/pics/1669012662872533.png 图1.1 MP5705底板硬件框图1.2 接口列表名称说明数量
SFP/SFP+≯10.3125G2
Gigabit Ethernet10/100/1000Mbps2
PCIE x8GEN 3.01
SATAVER3.04
40PIN EXT IO28个普通IO、18组差分IO2
SMA连接至MRCC4
JTAGMicroUSB接口1
BUTTON—3
LED—8
1.3 产品结构尺寸图产品结构尺寸如图1.3所示：http://uphotos.eepw.com.cn/1657508383/pics/1669012708855346.png 图1.3 产品结构尺寸图二、主要接口介绍2.1 SFP接口板上共2个光模块的发送和接收与J4相连，实现2路高速的光纤通信接口。每一路光模块的电路原理图如图2.1所示：http://uphotos.eepw.com.cn/1657508383/pics/1669012757833544.png
图2.1 单路光模块电路原理图每路的光纤数据通信接收和发送的速度高达10.3125Gb/s。用户可以将SFP/SFP+光模块插入到这2个光纤接口中进行光纤数据通信。2路光纤接口与J4连接器相连接。J4连接器与MP5650核心板上FPGA的GTX相连接。SFP/SFP+接口的引脚配置如表2.1所示：表2.1 SFP/SFP+接口的引脚配置
信号名称连接器管脚对应FPGA管脚名称（MP5650）
M_SFP_TX_PJ4_32B116_TX0_P
M_SFP_TX_NJ4_34B116_TX0_N
M_SFP_RX_PJ4_31B116_RX0_P
M_SFP_RX_NJ4_33B116_RX0_N
Tx_Fault_1J2_61B15_L10_P
Tx_Disable_1J2_65B15_L11_P
LOS_1J2_63B15_L10_N
S_SFP_TX_PJ4_49B116_TX1_P
S_SFP_TX_NJ4_51B116_TX1_N
S_SFP_RX_PJ4_37B116_RX1_P
S_SFP_RX_NJ4_39B116_RX1_N
Tx_Fault_2J2_67B15_L11_N
Tx_Disable_2J2_73B15_L2_N
LOS_2J2_71B15_L2_P
2.2 千兆网接口板上共设计了2路千兆网接口，使用了Realtek公司的RTL8211EG芯片。该芯片是符合10Base-T，100Base-TX和1000Base-T IEEE802.3标准的高集成度的以太网收发器。芯片与MAC之间支持RGMII接口和GMII接口。在MP5705的设计中默认支持RGMII。千兆网接口部分电路原理如图2.2所示：http://uphotos.eepw.com.cn/1657508383/pics/1669012772326250.png 图2.2 千兆网部分原理图两路RTL8211EG芯片与核心板之间通过J1相连，千兆网接口的引脚配置表如表2.2所示：表2.2 千兆网接口引脚配置表
信号名称连接器管脚对应FPGA管脚名称（MP5650）
PHY1_TX0J1_22B18_L19_P
PHY1_TX1J1_24B18_L19_N
PHY1_TX2J1_26B18_L15_P
PHY1_TX3J1_28B18_L15_N
PHY1_TX4J1_42B18_L24_P
PHY1_TX5J1_44B18_L24_N
PHY1_TX6J1_46B18_L5_P
PHY1_TX7J1_48B18_L5_N
PHY1_RX0J1_21B18_L2_P
PHY1_RX1J1_23B18_L2_N
PHY1_RX2J1_25B18_L8_P
PHY1_RX3J1_27B18_L8_N
PHY1_RX4J1_31B18_L22_P
PHY1_RX5J1_33B18_L22_N
PHY1_RX6J1_35B18_L14_P
PHY1_RX7J1_37B18_L14_N
PHY1_TX_CLKJ1_32B18_L11_P
PHY1_RX_CLKJ1_15B18_L13_P
PHY1_GTX_CLKJ1_41B18_L3_P
PHY1_RXDVJ1_43B18_L3_N
PHY1_TXENJ1_45B18_L1_P
PHY1_RSTnJ1_47B18_L1_N
PHY1_INTJ1_51B18_L21_P
PHY1_MDIOJ1_53B18_L21_N
PHY1_MDCJ1_55B18_L9_P
PHY1_TXERJ1_57B18_L9_N
PHY1_RXERJ1_54B18_L20_N
PHY1_COLJ1_56B18_L23_P
PHY1_CRSJ1_58B18_L23_N
PHY2_TX0J1_92B17_L4_P
PHY2_TX1J1_94B17_L4_N
PHY2_TX2J1_96B17_L2_P
PHY2_TX3J1_98B17_L2_N
PHY2_TX4J1_104B17_L11_N
PHY2_TX5J1_106B17_L21_P
PHY2_TX6J1_108B17_L21_N
PHY2_TX7J1_117B17_L9_N
PH2_RX0J1_67B17_L3_N
PHY2_RX1J1_71B17_L15_P
PHY2_RX2J1_73B17_L15_N
PHY2_RX3J1_75B17_L5_P
PHY2_RX4J1_87B17_L14_N
PHY2_RX5J1_83B17_L1_N
PHY2_RX6J1_81B17_L1_P
PHY2_RX7J1_77B17_L5_N
PHY2_TX_CLKJ1_102B17_L11_P
PHY2_RX_CLKJ1_85B17_L14_P
PHY2_GTX_CLKJ1_86B17_L13_P
PHY2_RXDVJ1_105B17_L7_P
PHY2_TXENJ1_103B17_L8_N
PHY2_RSTnJ1_101B17_L8_P
PHY2_INTJ1_91B17_L17_P
PHY2_MDIOJ1_93B17_L17_N
PHY2_MDCJ1_95B17_L6_P
PHY2_TXERJ1_97B17_L6_N
PHY2_RXERJ1_115B17_L9_P
PHY2_COLJ1_113B17_L10_N
PHY2_CRSJ1_107B17_L7_N
2.3 PCIE接口MP5705底板配备了一个PCIE x8 GEN3.0的PCIE接口，为FPGA与处理器通信提供了强大的接口。PCIe具备如下优点：1) 带宽高，目前FPGA有PCIe Gen3 x16，或者PCIe Gen4 x8，链路速度可以达到128Gbps;2) FPGA直连，不需要外部PHY;3) 协议保证数据无误传输，两级CRC，重传机制，保证数据无误;4) 软件生态丰富，各种系统原生支持，通过简单的驱动就可以完成数据交互;5) 在PCIe之上的协议逐渐增多，例如NVMe是基于PCIe的上层协议;Xilinx从15年前，V4系列开始，一直在PCIe的解决方案上深耕，提供众多的应用方案级的解决方案，方便用户专注于自己的应用。早期，Xilinx提供的有Application Notes，例如XAPP859，XAPP1052等，构建了基本的双向数据传输。当时一些第三方公司，类似于PLDA，NwLogic也出针对Xilinx FPGA的PCIe传输方案。后来，Xilinx团队2017年附近推出XDMA解决方案，并持续增加功能、修正Bug，到目前为止，XDMA已经成为一个功能强大、成熟稳定的Xilinx FPGA解决方案。功能上涵盖了SG功能，AXI-Lite功能，多通道分离，AXI-MM和AXI-Stream支持等。稳定性上，经过4年的逐步完善，目前已经有众多的客户基于这套方案实现产品，涵盖医疗、电力、通讯、数据中心等各种应用。MP5705底板PCIE接口引脚配置表如表2.3所示：表2.3 PCIE接口引脚配置表
信号名称连接器管脚对应FPGA管脚名称（MP5650）
PCIE_TX0_PJ2_67B117_RX0_P
PCIE_TX0_NJ2_69B117_RX0_N
PCIE_TX1_PJ2_79B117_RX1_P
PCIE_TX1_NJ2_81B117_RX1_N
PCIE_TX2_PJ2_74B117_RX2_P
PCIE_TX2_NJ2_76B117_RX2_N
PCIE_TX3_PJ2_85B117_RX3_P
PCIE_TX3_NJ2_87B117_RX3_N
PCIE_TX4_PJ2_115B118_RX0_P
PCIE_TX4_NJ2_117B118_RX0_N
PCIE_TX5_PJ2_98B118_RX1_P
PCIE_TX5_NJ2_100B118_RX1_N
PCIE_TX6_PJ2_110B118_RX2_P
PCIE_TX6_NJ2_112B118_RX2_N
PCIE_TX7_PJ2_116B118_RX3_P
PCIE_TX7_NJ2_118B118_RX3_N
PCIE_RX0_PJ2_68B117_TX0_P
PCIE_RX0_NJ2_70B117_TX0_N
PCIE_RX1_PJ2_62B117_TX1_P
PCIE_RX1_NJ2_64B117_TX1_N
PCIE_RX2_PJ2_80B117_TX2_P
PCIE_RX2_NJ2_82B117_TX2_N
PCIE_RX3_PJ2_86B117_TX3_P
PCIE_RX3_NJ2_88B117_TX3_N
PCIE_RX4_PJ2_103B118_TX0_P
PCIE_RX4_NJ2_105B118_TX0_N
PCIE_RX5_PJ2_109B118_TX1_P
PCIE_RX5_NJ2_111B118_TX1_N
PCIE_RX6_PJ2_91B118_TX2_P
PCIE_RX6_NJ2_93B118_TX2_N
PCIE_RX7_PJ2_97B118_TX3_P
PCIE_RX7_NJ2_99B118_TX3_N
PCIE_CLK_PJ2_104B118_CLK0_P
PCIE_CLK_NJ2_106B118_CLK0_N
PCIE_PERSTJ2_75B15_L18_P
2.4 SATA接口MP5705板载4个SATA接口，配合MP5650核心板可实现SATA3.0的全部功能。电路原理图如图2.4所示:http://uphotos.eepw.com.cn/1657508383/pics/1669012792506984.png 图2.4 SATA接口电路原理图SATA是一种基于行业标准的串行硬件驱动器接口，以连续串行的方式传输数据，支持热插拔，主要用于SATA主机与大容量存储设备之间的数据传输。目前，SATA一共发展了三代，分别是SATA1、SATA2、SATA3，向后兼容，每一代SATA具有相应的传输功能定义，并且他们的传输速率也不尽相同。SATA1.0的传输速率只有150MB/s，SATA2.0扩展为300MB/s，SATA3.0将端口的传输速率提升至6Gbit/s。MP5705底板SATA接口引脚配置表如表2.4所示：表2.4 SATA接口引脚配置表
信号名称连接器管脚对应FPGA管脚名称（MP5650）
SATA_TX0_PJ4_8B115_TX0_P
SATA_TX0_NJ4_10B115_TX0_N
SATA_RX0_PJ4_2B115_RX0_P
SATA_RX0_NJ4_4B115_RX0_N
SATA_TX1_PJ4_20B115_TX1_P
SATA_TX1_NJ4_22B115_TX1_N
SATA_RX1_PJ4_26B115_RX1_P
SATA_RX1_NJ4_28B115_RX1_N
SATA_TX2_PJ4_13B115_TX2_P
SATA_TX2_NJ4_15B115_TX2_N
SATA_RX2_PJ4_14B115_RX2_P
SATA_RX2_NJ4_16B115_RX2_N
SATA_TX3_PJ4_19B115_TX3_P
SATA_TX3_NJ4_21B115_TX3_N
SATA_RX3_PJ4_7B115_RX3_P
SATA_RX3_NJ4_9B115_RX3_N
2.5 40针扩展口底板预留了2个2.54mm标准间距的40针的扩展口XS10和XS11，用于连接本公司设计的各个模块或者用户自己设计的模块功能电路，其中XS10上的18组差分信号在PCB布局上全部严格按照差分线布局，用户可以根据自己的需要选择。XS10和XS11的电路原理图如图2.5和2.6所示：http://uphotos.eepw.com.cn/1657508383/pics/1669012812988664.png 图2.5 XS10电路原理图http://uphotos.eepw.com.cn/1657508383/pics/1669012825138397.png 图2.6 XS11电路原理图40针扩展口引脚定义表：略。2.5 JTAG接口MP5705底板配备了一个板载JTAG电路。用户可以直接用一根MicroUSB线连接到底板即可实现FPGA在线升级和固化。由于该部分电路是直接焊接在底板上，因此不必担心热插拔造成FPGA芯片损坏。此外，MP5705底板还预留了标准2mm间距的14针JTAG接口，用户在购买的时候可以选择是否需要板载JTAG电路。三、底板电源3.1供电接口底板集成电源管理，支持+6V~+17V宽压输入。电源输入支持两种方式连接。一种为普通的DC-005(2.0)插座，如图3.1所示。一般用于简单的板级调试，可以直接使用12V的电源适配器，具有很强的灵活性。 图3.1 DC-005(2.0)实物照片另一种方式采用凤凰座进行连接，型号为TE公司的796866-4。实物图如图3.2所示。该连接器耐压高，接触电阻小，抗震性优异，能承受-40℃~+105℃高温。插头与插座之间由锁紧螺丝固定，适合在工业级设备上使用。可直接用于工程样机开发。 图3.2 796866-4实物照片3.2 电源电路底板共有三种电源，分别是数字5.0V，数字3.3V和模拟3.3V。其中数字5.0V和数字3.3V通过TI公司的电源芯片TPS54620产生。电路如图3.3所示：http://uphotos.eepw.com.cn/1657508383/pics/1669012853158460.png图3.3 MP5705数字部分电源原理图模拟3.3V主要为两路光模块供电，通过ADI公司的LT1963AES8_PBF产生。电路如图3.4所示：http://uphotos.eepw.com.cn/1657508383/pics/1669012864303707.png 图3.4 MP5705模拟部分电源原理图想了解核心板更多资料的，可以添加微信：MDYfpga003
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