Системный модуль AC7Z100C

AC7Z100C (производитель — Alinx) — это System‑on‑Module (SoM) на базе высокопроизводительного SoC Xilinx Zynq‑7000 серии XC7Z100, объединяющего двухъядерный ARM Cortex‑A9 (до 800 МГц) и FPGA‑архитектуру Kintex‑7 (28 нм). В отличие от отладочных плат (вроде AXU4EVB‑E) модуль ориентирован на встраивание в серийные изделия: он поставляется как компактный модуль с разъёмами «плата‑к‑плате», а пользователь проектирует собственную базовую плату под свои интерфейсы и компоновку.

Ключевое преимущество AC7Z100C — высокая плотность высокоскоростных интерфейсов и раздельные банки памяти: 1 ГБ DDR3 выделен под процессорную систему (PS), 1 ГБ — под FPGA‑часть (PL). Это позволяет независимо оптимизировать пропускную способность для ОС/приложений и для потоковой обработки на FPGA. Наличие 16 высокоскоростных GTX‑трансиверов (до 12,5 Гбит/с) и PCIe Gen2×8 делает модуль пригодным для задач с экстремальной пропускной способностью — SDR, видео 4K, измерительных систем, сетевых устройств.

По сравнению с более простыми SoM (например, AC7Z035B) AC7Z100C даёт существенно больше FPGA‑ресурсов, GTX‑каналов и I/O, что важно для сложных аппаратных конвейеров и высокоскоростных интерфейсов. По сравнению с отладочными платами это не стенд «из коробки», а компонент для интеграции: требуется базовая плата, питание, охлаждение и разъёмы под конкретные задачи.

Основные преимущества
Гибридная архитектура ARM+FPGA. Два ядра Cortex‑A9 решают задачи ОС, драйверов и высокоуровневой логики, FPGA Kintex‑7 — детерминированную обработку, аппаратную акселерацию и работу с жёсткими временными требованиями.
Раздельные банки памяти DDR3. 1 ГБ на PS и 1 ГБ на PL позволяют независимо оптимизировать потоки данных и снизить конкуренцию за пропускную способность шины.
Высокая скорость интерфейсов. 16 GTX‑трансиверов до 12,5 Гбит/с и PCIe Gen2×8 подходят для 10G‑сетей, высокоскоростных АЦП/ЦАП, RF‑интерфейсов, видео 4K и SDR.
Большой объём I/O. 37 MIO (PS) и 188 FPGA I/O (140 3,3 В + 48 1,8 В) дают гибкость при проектировании базовой платы и подключении периферии.
Надёжное хранение и загрузка. 8 ГБ eMMC для ОС и образов, 64 МБ QSPI Flash для быстрой загрузки и резервных конфигураций.
Промышленное исполнение. Диапазон −40…+85 °C, питание 5 В, компактный форм‑фактор 80×60 мм.
Совместимость с экосистемой Xilinx. Поддержка Vivado (FPGA), Vitis (ARM), готовых IP‑ядер, референсных дизайнов и типовых сценариев интеграции.

Технические характеристики

Параметр	Значение
Производитель	Alinx
Модель	AC7Z100C
Система на кристалле	Xilinx Zynq‑7000 XC7Z100 (2×Cortex‑A9 + FPGA Kintex‑7)
Тактовая частота ARM	до 800 МГц
Память PS	1 ГБ DDR3 SDRAM (32‑бит)
Память PL	1 ГБ DDR3 SDRAM (32‑бит)
Накопитель	8 ГБ eMMC + 64 МБ QSPI Flash
Высокоскоростные интерфейсы	16×GTX до 12,5 Гбит/с; PCIe Gen2×8 (PL)
Входы/выходы	37×PS MIO; 188×FPGA I/O (140×3,3 В + 48×1,8 В)
Разъёмы	4×Panasonic board‑to‑board (под базовую плату)
Питание	5 В (одно напряжение)
Форм‑фактор	80×60 мм
Температурный диапазон	−40…+85 °C
Особенности	Раздельная память PS/PL, высокая плотность I/O, поддержка высокоскоростных трансиверов, промышленное исполнение, ориентация на встраиваемые решения

Области применения
Встраиваемые высокопроизводительные системы. Использование модуля как вычислительного ядра в собственных изделиях с проектированием базовой платы под требуемые интерфейсы.
SDR и радиоизмерительные системы. Реализация высокоскоростных трансиверов и демодуляторов за счёт GTX‑каналов, PCIe и мощных FPGA‑ресурсов.
Видео- и обработка изображений. Потоковая обработка видео 4K, аппаратная реализация кодеков, конвейеры компьютерного зрения.
Сетевые и телекоммуникационные устройства. 10G‑интерфейсы, аппаратная коммутация, фильтрация пакетов, реализация собственных протоколов.
Измерительные и тестовые системы. Синхронный захват данных, временная привязка, буферизация больших потоков, передача по сети и визуализация.
Промышленные контроллеры и автоматизация. Жёсткие контуры управления, высокоскоростные интерфейсы, детерминированная обработка данных.
Медицинские и автомобильные системы. Встраивание в устройства с высокими требованиями к надёжности, производительности и температурному диапазону.

Поддержка и интеграция
Модуль рассчитан на разработку в Vivado (для FPGA) и Vitis (для ARM):
Vivado Design Suite. Синтез, трассировка, временные ограничения (SDC), отладка, генерация bitstream; поддержка IP‑ядер для памяти, AXI‑шин, PCIe, GTX, интерфейсов ввода‑вывода.
Vitis Platform/Application. Создание загрузочных образов, запуск Linux/RTOS, разработка приложений на ARM, организация взаимодействия PS–PL.
IP‑блоки и шаблоны. Готовые IP для памяти, высокоскоростных интерфейсов, AXI‑шин, примеры конфигурации PCIe и GTX.
Средства отладки. Встроенный логический анализатор (ILA), контрольные точки, временные диаграммы, анализ задержек AXI и высокоскоростных каналов.
Референсные проекты. Примеры инициализации DDR3 (PS/PL), eMMC, QSPI; работы с PCIe, GTX; сценарии потоковой обработки, конвейеров, передачи данных по AXI.
Документация. Схемы модуля, распиновка разъёмов board‑to‑board, рекомендации по проектированию базовой платы, примеры сценариев тестирования и инициализации, BSP для Linux.
Для старта рекомендуется спроектировать базовую плату с питанием 5 В, охлаждением (радиатор/вентиляция), разъёмами под нужные интерфейсы, затем загрузить референсный образ Linux на eMMC, проверить базовые интерфейсы (PCIe, GTX, память), после чего отработать типовые сценарии обработки на FPGA и взаимодействие с ARM.

Комплект поставки (стандартный)
В стандартный комплект входят:
системный модуль AC7Z100C;
крепёжные элементы (при наличии);
документация (руководство пользователя, схема модуля, распиновка board‑to‑board разъёмов, рекомендации по проектированию базовой платы, BSP и инструкции по работе с Vivado/Vitis);
гарантийные и сопроводительные документы;
демо‑проекты и примеры кода (Vivado‑проекты для FPGA, Vitis‑проекты для ARM, примеры взаимодействия PS–PL, работы с PCIe, GTX и памятью).
Радиатор, вентилятор, разъёмы board‑to‑board, кабели, осциллограф, логический анализатор, ПК с Vivado/Vitis, а также базовая плата в комплект не входят.

Дополнительные аксессуары для полноценной работы
Базовая плата. Собственная плата с питанием, охлаждением, разъёмами и интерфейсами под задачу (проектируется пользователем).
Охлаждение. Радиатор и/или вентилятор для отвода тепла от модуля (особенно при интенсивной работе FPGA и PCIe).
Осциллограф и логический анализатор. Для контроля сигналов, проверки временных диаграмм, анализа качества высокоскоростных интерфейсов (GTX, PCIe) и отладки взаимодействия PS–PL.
Хост‑ПК с Vivado и Vitis. Для проектирования, отладки и загрузки конфигурации FPGA и приложений на ARM.
Кабели и адаптеры. Под конкретные интерфейсы базовой платы (Ethernet, HDMI, SFP, RF и т. п.).
Модули расширения (по задачам). RF‑модули, АЦП/ЦАП, Ethernet‑модули для построения многоканальных стендов на базовой плате.

Почему стоит использовать AC7Z100C для встраиваемых решений
AC7Z100C оптимален, когда требуется мощное гибридное ядро с высокой пропускной способностью и возможностью интеграции в собственные изделия: модуль даёт максимум ресурсов Zynq‑7000 в компактном форм‑факторе, раздельные банки памяти и самые быстрые интерфейсы линейки (GTX, PCIe). Для разработчиков серийных устройств это готовое вычислительное ядро, позволяющее сократить сроки разработки за счёт использования готовых IP и референсных проектов. Для инженеров‑проектировщиков — гибкая платформа для создания высокопроизводительных встраиваемых систем с жёсткими требованиями к скорости и надёжности.