Zynq UltraScale+ 内存和高速接口设计

Zynq UltraScale+ 内存和高速接口设计

引用

CSDN

1.

https://m.blog.csdn.net/flomingo1/article/details/146055728

本文介绍了一种基于Xilinx Zynq UltraScale+ MPSoC的高性能FPGA硬件系统设计方案，重点讨论了内存和高速接口的设计。该方案基于XCZU9EG-2FFVB1156E芯片，具有高性能处理系统和丰富的可编程逻辑资源，适用于视频处理、网络通信和高速数据采集等应用领域。

硬件平台

核心芯片：Xilinx Zynq UltraScale+ XCZU9EG-2FFVB1156E MPSoC

主要特性：

1. 高性能处理系统（PS）：Arm Cortex-A53四核处理器 + Cortex-R5双核实时处理器
2. 可编程逻辑（PL）：599,550个逻辑单元，24个GTH高速收发器（16.3 Gb/s）
3. 高速DDR4内存接口
4. 多种高速接口：PCIe Gen2x4、SFP+、HDMI、USB 3.0等

Memory（内存）设计

DDR4内存接口

Zynq UltraScale+ MPSoC集成了高性能的DDR4内存控制器，支持高达3200 MT/s的数据传输速率。在本方案中，我们使用了4GB的DDR4内存，通过优化内存控制器的配置参数，实现了低延迟、高带宽的内存访问性能。具体配置如下：

• 数据宽度：32位
• 银行数量：8个
• 行地址宽度：14位
• 列地址宽度：10位
• 时序参数：tRCD=15ns，tRP=15ns，tRAS=35ns，tRC=50ns

通过上述配置，我们实现了DDR4内存的高性能访问，满足了系统对高带宽和低延迟的需求。

高速串行接口设计

Zynq UltraScale+ MPSoC集成了多个高速串行接口，包括GTH、PCIe、SFP+等。在本方案中，我们主要使用了GTH和PCIe接口进行高速数据传输。

GTH高速收发器

Zynq UltraScale+ XCZU9EG-2FFVB1156E芯片集成了24个GTH高速收发器，支持高达16.3 Gb/s的数据传输速率。在本方案中，我们使用了其中的8个GTH收发器，分别用于视频输入、视频输出和数据传输。通过优化GTH收发器的配置参数，我们实现了低抖动、高稳定性的高速数据传输。

PCIe接口设计

Zynq UltraScale+ MPSoC集成了PCIe Gen2x4控制器，支持4 lane的PCIe Gen2接口。在本方案中，我们使用PCIe接口连接外部的高速存储设备和网络设备，实现了高速数据传输和存储。通过优化PCIe控制器的配置参数，我们实现了低延迟、高带宽的PCIe传输性能。

总结

本方案基于Xilinx Zynq UltraScale+ MPSoC，设计了一个高性能的FPGA硬件系统。通过优化内存和高速接口的设计，我们实现了低延迟、高带宽的数据传输性能，满足了视频处理、网络通信和高速数据采集等应用需求。同时，该方案具有良好的可扩展性和灵活性，可以根据具体应用需求进行定制和优化。