Kintex－7 FPGA：KC705评估开发方案

Xilinx公司的7系列FPGA包括Artix-7，Kintex-7 和Virtex-7 三个系列。具有超高端连接带宽，逻辑容量和信号完整性，提供低成本，小型尺寸和大容量的要求严格的高性能应用。其中，Kintex-7 FPGA具有较高的性价比，其所组成的收发器从600Mbps到最高的6.6 Gbps ，达到28.05Gbps。主要用在航空电子、LED背光的平板电视和3D TV、LTE基带、手持超声设备、多模式无线电、Prosumer数码单反照相机和视频IP网关。

Xilinx7系列FPGA包括，三个新的FPGA系列，以满足系统的各种要求，即：从成本降低，外形尺寸小，大容量应用，到超高端连接带宽，逻辑能力和信号处理，以适应苛刻的应用要求。7系列器件是基于可编程芯片，用于目标设计平台（Targeted Design Platforms），它使得设计人员能够从开发周期的一开始就专注于创新。Artix-7系列：低成本和功率的优化，小外形包装，高功率的应用。Artix-7系列：优化的性价比，较前一代有2倍的改善，可用于新一代的FPGA。Virtex-7系列：系统性能较高的优化，系统性能提高一倍。采用堆叠硅片互连技术（SSI），形成了设备的高能力。

7系列采用先进的，高性能，低功耗（HPL），28nm，高-k金属栅极（HKMG）工艺技术。极大地增强了系统的性能，具有I / O带宽2.9-TB/s，200万逻辑单元的能力，和5.3 TMAC/-s DSP，比上一代器件少消耗50％的功率，为ASSP和ASIC提供了一个完全可编程的选择。所有7系列设备共享一个统一的，第四代高级硅片组合模块（ASMBL）列式架构，其简化设计和可移植性降低了系统开发和部署时间。

7系列FPGA主要特性

•基于6输入查找表（LUT）技术，可配置为分布式内存的，先进的高性能FPGA逻辑

• 36kB双端口RAM块，内置片上数据缓冲的FIFO逻辑

•高性能的SelectIO技术，支持高达1866 Mb/s的DDR3接口

•高速串行连接功能，内置多千兆位收发器，从600Mb/s到最大6.6 Gb/s，最高28.05Gb/s的速度，提供了一个特殊的低功耗模式，芯片到芯片接口进行了优化

•用户可配置的模拟接口（XADC），纳入双12位1MSPS模拟-数字转换器，具有片上热传感器和供电传感器

• DSP片，以及25×18乘法器，48位累加器，预加法器，用于高性能过滤，包括优化对称系数过滤

•强大的时钟管理瓷砖（CMT），结合锁相环（PLL）和混合模式时钟管理器（MMCM），用于实现高精度和低抖动

•集成的PCI Express（PCIe）块，最高为X8第三代端点和根端口设计。

•多种配置选项，包括，支持商品记忆，256位AES加密及HMAC/SHA-256认证，并内置SEU的检测和校正

•低成本，线焊接，无盖倒装芯片，高信号完整性，倒装芯片封装，可以方便在同一系列产品之间互换。所有型号都具有无铅封装，并具有可选铅封装

•专为高性能和低功耗的28nm HKMG，HPL工艺设计，1.0V核电 压的工艺技术，和更低功耗的0.9V核电压选项

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KINTEX-7系列在LTE通信应用

KINTEX-7 FPGA提供优惠的价格、性能、因此设计人员可以在一个共同的平台，满足LTE基带处理严格的延迟要求。

•可编程性使得具有成本效益的这一共同平台支持多种空中接口，如LTE，WiMAX和WCDMA

•通过从微微单元（picocell）到宏单元（macrocell）的扩展和重用设计来降低总成本

•在相同成本的基础上，比前一代FPGA的容量高3倍，少消耗40％的电力

•支持9.8Gbps CPRI / OBSAI的高吞吐量

•支持6.144Gbps CPRI / OBSAI的一种低成本封装选项

KINTEX-7系列在医疗电子应用

支持低成本芯片级封装的6.144Gbps CPRI / OBSAI，高 I / O带宽和144GMACS的DSP处理能力，这使得KINTEX-770T FPGA可以高效地用于前端和后端超声波处理。设计师可以配置一个完全可编程的128通道超声波，其高档解决方案规模可达196或256通道，手持式解决方案为64或32通道。

• 模块化的五个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对称滤波器）

•内置支持8个PCI Express Gen1/Gen2渠道，具有高带宽接口，以支持系统

•芯片级封装，小外形

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KINTEX -7系列在广播设备的应用

KINTEX-7 FPGA具有高成本效益，和低功耗桥的，串行数字接口（SDI）协议IP技术，用于长距离的广域网传输，以连接当地工作室/现场活动，广播设施，和使用标准IP网络的卫星上行站。

•减少64％的电耗，比两个Virtex-6 XC6L130T的设备成本减少了85％（采用了单一的XC7K160T FPGA）

•采用高带宽接口，进一步降低成本，缩小了BOM：72位×1600 Mbps DDR3内存接口功能，只使用单一内 存缓冲。（而前一代FPGA需要两个或四个内存缓冲）

Kintex-7 FPGA系列评估板KC705

KINTEX™-7 FPGA的KC705评估板提供了一个硬件环境，用于KINTEX-7 XC7K325T-2FFG900C FPGA的设计开发和评估。 KC705板提供了许多嵌入式处理系统的共同特性，包括，DDR3 SODIMM内存，一个8通道的PCI Express接口，一个三模式以太网物理层（PHY），通用I/ O，一个UART接口。通过使用连接卡（主板上提供的两个VITA-57 FPGA夹层连接器FMC），可以添加其他功能。并且具有高引脚数（HPC）和低接脚数（LPC）FMCS。

图4 评估板KC705配置电路图

评估板KC705主要特性

• Kintex-7 XC7K325T-2FFG900C FPGA

•1GB DDR3内存的SODIMM

•128MB线性BPI闪存

•128MB四SPI（Quad-SPI）闪存

•安全数字（SD）连接器

•通过Digilent模块的USB JTAG

•时钟发生器

• 固定的200 MHz的LVDS振荡器（差分）

• I2C可编程LVDS振荡器（差分）

• SMA连接器（差分）

• GTX收发器时钟的SMA连接器

• GTX收发器

• FMC HPC连接器（4个GTX收发器）

• FMC LPC连接器（GTX收发器）

• SMA连接器（TX，RX和REFCLK各一对）

• PCI Express（八通道）

•小型可插拔（SFP +）连接器

•以太网PHY SGMII接口（RJ-45接口）

• PCI Express的端点连接

•第一代8通道（X8）

•第二代8通道（X8）

• SFP+连接器

•10/100/1000三速以太网PHY

• USB至UART桥接

• HDMI接口编解码器

• I2C总线

•的I2C多路复用器

• I2C EEPROM（1 kB）

•用户I2C可编程3.3V LVDS振荡器

• DDR3 SODIMM插槽

• HDMI接口编解码器

• FMC HPC连接器

• FMC LPC连接器

• SFP+连接器

• I2C可编程抖动衰减精密时钟倍频

•状态指示LED灯

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•以太网状态

•电源良好

• FPGA INIT

• FPGA DONE

•用户I/O

•用户LED（八个GPIO）

•用户按钮（五个方向）

• CPU的复位按钮

•用户DIP开关（4极的GPIO）

•用户SMA GPIO连接器（一对）

• LCD字符显示（16个字符×2行）

•开关

•电源开/关滑动开关

•配置模式DIP开关

• VITA57.1 FMC HPC连接器

• VITA57.1 FMC LPC连接器

•电源管理

•通过TI电源控制器的PMBus电压和电流监控

• XADC头

•配置选项

•线性BPI闪存

•四个SPI

• USB JTAG配置端口

•平台电缆头JTAG配置端口