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高速数据采集和生成基于TMS320C6678+Kintex-7创龙开发板原理图

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高速数据采集和生成基于TI DSP TMS320C6678 + Xilinx FPGA Kintex-7创龙开发板原理图

1 TI DSP TMS320C6678 + Xilinx FPGA Kintex-7开发板简介

Ø  集成TL6678-EasyEVM开发板(DSP端)+ TL-K7FMC采集卡(FPGA端);

Ø  DSP端基于TI KeyStone C66x多核定点/浮点DSP TMS320C6678,FPGA端基于Xilinx Kintex-7处理器;

Ø  TMS320C6678集成8个C66x核,每核主频1.0/1.25GHz,运算速度高达320GMACS和160GFLOPS,每核心32KByte L1P、32KByte L1D、512KByte L2,4MByte多核共享内存,8192个多用途硬件队列,支持DMA传输;

Ø  FPGA芯片为XC7K325T-2FFG676I,逻辑单元326K个,DSP Slice 840个,8对高速串行收发器,每通道通信速率高达12.5Gbit/s;

Ø  DSP开发板支持双千兆网口,可接工业网络摄像机,同时支持TIMER、EMIF16、I2C、SPI、UART、TSIP等常见接口;

Ø  FPGA采集卡支持工业级FMC接口、SFP+光纤接口、千兆网口等高速接口,同时支持CameraLink输入输出、VGA输出等拓展模块;

Ø  开发板DSP端与FPGA端通过I2C、PCIe、SRIO等通讯接口连接,其中PCIe、SRIO每路传输速度最高可达到5GBaud。

 



广州创龙基于TI KeyStone C66x多核DSP设计的TL6678FI-EasyEVM是一款DSP+FPGA高速大数据采集处理架构开发板,适用于高端图像处理、高速大数据传输和音视频等大数据采集处理领域。

此设计通过I2C、PCIe、SRIO等通信接口将DSP开发板和FPGA采集卡结合在一起,组成DSP+FPGA架构,实现了需求独特、灵活、功能强大的DSP+FPGA高速数据采集处理系统。

DSP和FPGA可以独立开发,互不干扰。其中DSP开发板使用核心板+底板形式,SOM-TL6678核心板引出CPU丰富的资源信号引脚,二次开发极其容易,客户只需要专注上层运用,降低了开发难度和时间成本。FPGA采集卡支持PCI Express 2.0标准,串行高速输入输出GTX总线通过HDMI接口提供稳定、可靠的高速传输能力,还引出丰富的IO接口,为产品的快速成型提供极大的便利。

提供丰富的Demo程序,包含DSP开发例程、DSP与FPGA通信例程、FPGA开发例程,全面的技术支持,协助客户进行底板设计和调试以及多核软件开发。

2 TI DSP TMS320C6678 + Xilinx FPGA Kintex-7典型运用领域

ü  数据采集处理显示系统Telecom Tower:远端射频单元(RRU)

ü  高速数据采集和生成

ü  高速数据采集处理系统

ü  高端图像处理设备

ü  高端音视频数据处理

ü  通信系统

3 TI DSP TMS320C6678 + Xilinx FPGA Kintex-7通讯原理

硬件框图

 

图 5 大数据采集原理框图

 

(1)FMC连接器可接入高速ADC和DAC标准模块。FPGA同步采集两路AD模拟输入信号,可实现对AD数据进行预滤波处理,AD采样率最高可达250MSPS。另外一路DAC可输出任意幅值和任意波形的并行DA数据,更新速率175MSPS。

(2)高速数据传输部分由EMIF16、I2C、PCIe、SRIO等通信接口构成。大规模吞吐量的AD和DA数据,可通过SRIO和PCIe接口在DSP和FPGA之间进行高速稳定传输;DSP可通过EMIF16总线对FPGA进行逻辑控制和进行中等规模吞吐量的数据交换,同时可通过I2C对FPGA端进行初始化设置和参数配置。

(3)高速数据处理部分由DSP核和算法库构成。可实现对AD和DA数据进行时域、频域、幅值等信号参数进行实时变换处理(如FFT变换、FIR滤波等)。

(4)视频采集、输出拓展部分由CameraLink输入输出模块、VGA输出模块、千兆网口等部分构成。接口资源丰富,方案选择灵活方便,是高端图像处理系统的理想选择。

4 TI DSP TMS320C6678 + Xilinx FPGA Kintex-7硬件参数

 

表 1 DSP端硬件参数

CPU

TMS320C6678,8核C66x,主频1.0/1.25GHz

ROM

128/256MByte   NAND FLASH

16MByte   SPI NOR FLASH


RAM

1/2GByte   DDR3

EEPROM

1Mbit

ECC

256/512MByte   DDR3

SENSOR

1x TMP102AIDRLT,核心板温度传感器,I2C接口

B2B Connector

2x   50pin公座B2B,2x 50pin母座B2B,间距0.8mm,合高5.0mm;

1x   80pin高速B2B连接器,间距0.5mm,合高5.0mm,共280pin,信号速率最高可达10GBaud

LED

2x供电指示灯(核心板1个,底板1个)

4x用户指示灯(核心板2个,底板2个)


KEY

2x复位按键,包含1个系统复位和1个软复位

1x   NMI按键


1x用户程按键


SRIO

4x   SRIO,四端口四通道,每通道最高通信速率5GBaud

PCIe

1x   PCIe Gen2,单端口双通道,每通道最高通信速率5GBaud

HyperLink

1x   HyperLink,最高通信速率40GBaud,KeyStone处理器间互连的理想接口

IO

2x   25pin IDC3简易牛角座,间距2.54mm,含EMIF16拓展信号

2x   25pin IDC3简易牛角座,间距2.54mm,含SPI、I2C、TIMER、GPIO等拓展信号


2x   25pin IDC3简易牛角座,间距2.54mm,含TSIP拓展信号


UART

1x   UART,Micro USB接口,提供4针TTL电平测试端口

Ethernet

2x   SGMII,RJ45接口,10/100/1000M自适应

JTAG

1x   14pin TI Rev B JTAG接口,间距2.54mm

1x   60pin MIPI接口,间距0.5mm


FAN

1x   FAN,12V供电,间距2.54mm

BOOT SET

1x   5bit拨码开关

SWITCH

1x电源开关

POWER

1x   12V 3A直流输入DC417电源接口,外径4.4mm,内径1.65mm

 

表 2 FPGA端硬件参数

FPGA

Xilinx   Kintex-7 XC7K325T-2FFG676I

ROM

256Mbit SPI   NOR FLASH

RAM

512M/1GByte   DDR3

EEPROM

2Kbit

LED

1x供电指示灯

3x用户指示灯


KEY

1x复位按键

1x   PRG RESET


2x用户按键


SRIO

1x GTX,四通道,每通道最高速率5GBaud,HDMI座

PCIe

1x   PCIe Gen2,单端口双通道,每通道最高通信速率5GBaud

Ethernet

1x GMII,RJ45接口,10/100/1000M自适应

1x   SFP+,由GTX高速串行收发器引出


UART

1x   UART,Micro USB接口,提供4针TTL电平测试端口

IO

1x   I2C,HDMI座

1x 12pin   PMOD接口


1x   400pin FMC连接器,LPC标准


2x   48pin欧式连接器,GPIO拓展


XADC

1x   XADC,双通道,12bit,1MHz,1.0Vp-p

JTAG

1x   14pin JTAG接口,间距2.00mm

BOOT   SET

1x   2bit拨码开关

SWITCH

1x电源开关

POWER

1x 12V 5A直流输入DC417电源接口,外径4.4mm,内径1.65mm


5 TI DSP TMS320C6678 + Xilinx FPGA Kintex-7
软件参数

 

表 3

DSP端软件支持

裸机、SYS/BIOS操作系统

CCS版本号

CCS5.5

软件开发套件提供

MCSDK

Vivado版本号

2015.2

 

6 TI DSP TMS320C6678 + Xilinx FPGA Kintex-7开发资料

(1)        提供核心板引脚定义(DSP端)、可编辑底板原理图、可编辑底板PCB、采集卡原理图、芯片Datasheet,缩短硬件设计周期;

(2)        提供丰富的Demo程序,包含DSP开发例程、DSP与FPGA通过PCIe、SRIO、I2C通信例程、FPGA开发例程;

(3)        提供丰富的平台开发包、入门教程,节省软件整理时间,上手容易;

部分开发例程详见附录A,开发例程主要包括:

Ø  裸机开发例程

Ø  SYS/BIOS开发例程

Ø  多核开发例程

Ø  FPGA开发例程

7 TI DSP TMS320C6678 + Xilinx FPGA Kintex-7电气特性

DSP端核心板工作环境

 

表 4

环境参数

最小值

典型值

最大值

商业级温度

0°C

/

70°C

工业级温度

-40°C

/

85°C

工作电压

/

9V

/

 

DSP端功耗测试

 

表 5

类别

典型值电压

典型值电流

典型值功耗

核心板

9.17V

961.6mA

8.82W

整板

11.97V

1092mA

13.07W

备注:功耗测试基于广州创龙TL6678-EasyEVM开发板进行。

 

FPGA端采集卡工作环境

 

表 6

环境参数

最小值

典型值

最大值

工作温度

0°C

/

70°C

工作电压

/

12V

/

 

FPGA端功耗测试

 

表 7

典型值电压

典型值电流

典型值功耗

11.92V

204mA

2.43W

备注:功耗测试基于广州创龙TL-K7FMC采集卡进行。

 

8 TI DSP TMS320C6678 + Xilinx FPGA Kintex-7机械尺寸图

 

表 8


核心板

DSP开发板

FPGA采集卡

PCB尺寸

80mm*58mm

200mm*106.65mm

200mm*106.65mm

安装孔数量

4个

8个

6个

散热器安装孔数量

2个

/

/

 



 

9 TI DSP TMS320C6678 + Xilinx FPGA Kintex-7产品订购型号

 

表 9 SOM-TL6678型号订购表格

型号

CPU主频

NAND   FLASH

DDR3

温度级别

SOM-TL6678-1000-1GN8GD-I-A

1.0GHz/核

128MByte

1GByte

工业级

SOM-TL6678-1000-1GN16GD-I-A

1.0GHz/核

128MByte

2GByte

工业级

SOM-TL6678-1250-1GN8GD-I

1.25GHz/核

128MByte

1GByte

工业级

SOM-TL6678-1250-1GN16GD-I

1.25GHz/核

128MByte

2GByte

工业级

备注:标配为SOM-TL6678-1000-1GN8GD-I,其他型号请与相关销售人员联系。

 

表 10 TL-K7FMC采集卡型号

型号

FPGA型号

NOR   FLASH

DDR3

温度级别

TL-K7FMC-325T-256MN4GD-C

XC7K325T

256Mbit

512MByte

商业级

TL-K7FMC-325T-256MN8GD-C

XC7K325T

256Mbit

1GMByte

商业级

备注:标配为TL-K7FMC-325T-256MN4GD-C,其他型号请与相关销售人员联系。

 

型号参数解释

10 TI DSP TMS320C6678 + Xilinx FPGA Kintex-7开发板套件清单

表 11

名称

数量

TL6678-EasyEVM开发板(含核心板)

1块

TL-K7FMC采集卡

1块

TL-PCIE-TC转接板

1块

12V 6A电源适配器

2个

资料光盘

2套

Micro USB线

2条

直连网线

3根

双纤光纤模块

1个

双芯光纤线缆

1条

HDMI线

2条

跳线帽

2个

金属固定架

1个

金属挡板

2片

散热片

1片

风扇

1个