高速图像处理卡设计原理图：527-基于3U VPX XCZU15EG+TMS320C6678的信号处理板

一、板卡概述

本板卡系我司自主研发的基于3U VPX风冷、导冷架构的信号处理板，适用于高速图像处理等。芯片采用工业级设计。

板卡采用标准3U VPX架构，板上集成一片Xilinx公司ZynqUltraScale+系列FPGA XCZU15EG，一片TI公司的多核浮点处理器TMS320C6678，一片STM32 MCU用于板卡状态监控、电源控制及健康管理功能，板卡集成多片DDR、Flash、PHY、RS422等芯片。

板卡的电气与机械设计依据VPX标准（VITA 46.0），支持导冷，能够满足用户在特殊环境下的使用需求。

图 2：板卡结构框图

二、硬件参数
表 1：板卡硬件参数

处理器

FPGA: Xilinx XCZU15EG-2FFVB1156I

DSP: TI TMS320C6678 主频1.25GHz

协处理器

MCU：STM32F103C8T6

内存

FPGA-PS: 类型DDR4，位宽64bit，容量4GB

FPGA-PL: 类型DDR4，位宽64bit，容量4GB

DSP: 类型DDR3，位宽64bit，容量4GB

加载方式

FPGA：QSPI，SD卡，eMMC可选择

DSP：SPI加载模式，SPI Flash 32MB

LED

四个，电源状态指示灯，FPGA状态指示，DSP状态指示，MCU状态指示

仿真器接口

FPGA: Micro USB接口

DSP: 2x 7Pin JTAG接口，间距2.54mm，

MCU: 3pin JTAG接口，间距2.54mm，

复位方式

外复位

前面板

4个状态指示灯

3个处理器仿真器接口

1路FPGA-PS串口

1路FPGA-PS 千兆以太网

VPX接口

P0: IIC总线，外复位，外参考时钟

P1: GTX x16，TTL/LVTTLIO x8

P2: 8路RS422，2路RS232，1路1000BASE-T，2路SGMII，TTL/LVTTL IO x8

三、性能指标
板载一片Xilinx FPGA XC7V690T-2FFG1761I。
板载一片TI DSP TMS320C6678。
板载一片ST MCU STM32F103C8T6。
DSP连接一组DDR3，64bit位宽，容量4GB，数据速率1333MT/s。
FPGA PS连接一组DDR4，64bit位宽，容量4GB，数据速率2400MT/s。
FPGA PL连接一组DDR4，64bit位宽，容量4GB，数据速率2400MT/s。
DSP 采用SPI 加载方式，SPI Flash容量32MB。
FPGA 采用QSPI，SD卡，eMMC加载方式。
DSP和FPGA通过SRIO x4@5Gbps/Lane，SGMII高速总线互联。
DSP和FPGA通过EMIF16,GPIO,SPI,UART等低速总线互联。
VPX P1支持4组 SRIO x4@5Gbps/Lane。
VPX P1 支持8个TTL/LVTTL电平IO。
VPX P2 支持8路RS422接口至FPGA PL。
VPX P2 支持1路RS232接口至FPGA PL。
VPX P2 支持1路RS232接口至MCU。
VPX P2支持1路1000BASE-T至FPGA-PS。
VPX P2支持1路SGMII至FPGA。
VPX P2支持1路SGMII至DSP。
VPX P2支持8个TTL/LVTTL电平IO。
板卡芯片采用工业级。
板卡结构采用标准VPX 3U大小，支持风冷、导冷结构。
四、物理特性
尺寸：大小为100mm x 160mm
工作温度：商业级 0℃ ~ +55℃，工业级-40℃~+85℃
工作湿度：10%～80%
五、供电要求
单电源供电，整板功耗：50W
电压：DC +12V， 5A
纹波：≤10%
六、应用领域
高速信号处理
软件无线电