分享下FMC接口设计的一点经验

只看该作者 · 2025-1-15 10:42

本帖最后由电子烂人于 2025-1-15 16:42 编辑

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最近在设计一款FMC接口的子板，也看了很多FMC方面的资料，这里整理一下分享出来。
1.FMC规范：英文全称FPGA Mezzanine Card，顾名思义就是给FPGA用的子板模块，在一些开发板或者开发模块上更容易见到，方便给一种母板实现多种功能，更加“模块化”的制作产品。以淘宝能买到的几种FMC模块为例：

（图片来自于网络，侵删）
可以看到，FMC的版型高度统一，方便塞到母板内部做集成。
而且板子的两边一般都有做顶层开窗，以实现抗EMC的功能。
当然也有部分比较大的FMC子板不遵从版型的规定，适用于板边的FMC接口

（图片来自于网络，侵删）
2.FMC类型：
FMC主要分为两种接口类型：HPC和LPC，区分也很简单，HPC引脚数量多（400pin），LPC引脚数量少(160PIN)，两种类型都支持超高的速度和超强的稳定性。对应的连接器的封装和模型可以在VITA中找到，板子的版型和接口封装可以参考VITA57的demoboard

这边贴一个工程链接，有需要的朋友下载
DEMOBOARD：

Demoboard.zip (7.22 MB)
封装库：

Lib_Altium-master.zip (5.86 MB)
（资源来自于网络，侵删）

2. HPC接口原理图

常见的HPC接口有两种原理图，一种是这种A-J共计10个符号的：

10个符号分别代表从接口左上角XY坐标的对应引脚，比较好查找物理顺序，如图中引脚的排列

另一种是类似于芯片的，把各种接口和电源部分分开的

我们以第二种为例继续说明：

这个小部分的原理图是FMC的杂项，包含电源，JTAG，CLK和一组I2C。

电源部分较为复杂，包含12V，3.3V，参考电压VREF 和一个可调电压的电源VADJ（范围0-3.3V，由母板提供），UltraScale 板的VADJ可以参考 [color=var(--lwc-brandTextLink,#2574A9)]AR#67308

母板的的JTAG接口引出以方便调试，另外还有引出的四组CLK差分对，方便母板给子板输出可控的时钟。

3.引脚定义：

HPC 有多种引脚，HA\HB\LA\CC等

他们的定义可以参考该图：

其中：

LA[00…33]_P，LA[00…33]_N：指位于LPC和HPC上的BANK A上的用户定义的信号，这部分引脚LPC和HPC都有，可以给一些同时兼容LPC和HPC的子板使用。
HA/B[00…23]_P，HA/B[00…23]_N:指位于HPC上的BANK A/B上的用户定义的信号，这部分引脚HPC独有，如果兼容LPC的画子卡会无法使用。
XX_N_CC：User-defined clock capable (CC) pins. These pins can be used for clock signals.
尾坠带C2M（Carrier-to-Mezzanine）代表信号由母板(carrier card)驱动，并由FMC子板(mezzanine module)接收,M2C（Mezzanine-to-Carrier）反之。不过这部分在VITA57中全部被改成了双向的，具体请参考手册。