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分享下FMC接口设计的一点经验

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本帖最后由 电子烂人 于 2025-1-15 16:42 编辑

#申请原创#
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: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: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,M2CMezzanine-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。







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