Отладочная плата AX7Z100B

Отладочная плата AX7Z100B (производитель — Alinx) построена на SoC Xilinx Zynq‑7000 серии XC7Z100 — это гибридная архитектура, где в одном кристалле объединены двухъядерный процессор ARM Cortex‑A9 и программируемая логика FPGA семейства Kintex‑7. Плата выполнена по модульному принципу «core board + carrier board»: основная плата (с чипом, памятью и тактовыми генераторами) устанавливается на несущую плату с разъёмами, что удобно для модернизации и переноса решений на кастомные платы.

По сравнению с AXP500F у AX7Z100B сделан акцент на высокоскоростные интерфейсы: здесь есть PCIe Gen2×8 и 4 порта SFP+ (по 10 Гбит/с каждый) — это оптимально для сетевых, телекоммуникационных и мультигигабитных задач. По сравнению с AXK‑сериями (Kosmo‑2) AX7Z100B использует экосистему Xilinx (Vivado/Vitis) и даёт более высокую плотность FPGA‑ресурсов Kintex‑7, ориентированную на ЦОС, видеообработку и детерминированную обработку на ПЛИС. По сравнению с P500 (SoM) AX7Z100B — это уже готовое решение «из коробки» с полным набором разъёмов и периферии.

Основное преимущество AX7Z100B — баланс высокой FPGA‑производительности и развитых высокоскоростных интерфейсов (PCIe, SFP+, HDMI) для прототипирования систем связи, видеостендов и измерительных систем.

Основные преимущества
Высокая FPGA‑производительность. Kintex‑7 в составе XC7Z100 даёт большое количество LUT/DSP/BRAM — этого достаточно для сложных фильтров, БПФ, демодуляторов, корреляторов и многоканальной обработки.
Гибридная архитектура ARM+FPGA. Cortex‑A9 решает задачи ОС, сетевого стека, интерфейса и высокоуровневой логики, FPGA — детерминированную обработку, высокоскоростные протоколы и аппаратную акселерацию.
Развитые высокоскоростные интерфейсы. PCIe Gen2×8 и 4×SFP+ (до 10 Гбит/с на порт) позволяют строить сетевые стенды, мультигигабитные системы передачи данных, тестовые стенды для телекоммуникаций.
Видеоинтерфейсы и мультимедиа. HDMI вход/выход (до 1080p@60 Гц) и порт расширения под камеры/дисплеи удобны для видеообработки и компьютерного зрения.
Память и накопители. 2 ГБ DDR3 (раздельно PS и PL), 8 ГБ eMMC и 64 МБ QSPI позволяют буферизировать потоки, хранить логи и запускать полноценные ОС без внешних накопителей.
Гибкая расширяемость. 40‑контактный порт расширения (34 IO) совместим с модулями Alinx (камеры, TFT‑экраны, АЦП и др.) и позволяет быстро собирать стенды под конкретные задачи.
Промышленное исполнение. Диапазон −40…+85 °C и надёжная компоновка подходят для стендовых и жёстких условий эксплуатации.
Зрелая поддержка под Vivado и Vitis. Готовые BSP, референсные проекты, IP‑блоки и шаблоны временных ограничений (SDC) ускоряют старт.

Технические характеристики

Параметр	Значение
Производитель	Alinx
Модель	AX7Z100B
Система на кристалле	Xilinx Zynq‑7000 XC7Z100 (2×Cortex‑A9 + FPGA Kintex‑7)
Логические ячейки (FPGA)	Высокая плотность Kintex‑7 (соответствует XC7Z100)
DSP‑блоки (FPGA)	Большое количество (XC7Z100‑уровень)
BRAM (FPGA)	Существенный объём (XC7Z100‑уровень)
Память	2×1 ГБ DDR3 SDRAM (1×PS, 1×PL)
Накопитель	8 ГБ eMMC + 64 МБ QSPI Flash
Интерфейсы	PCIe Gen2×8 (PL), 4×SFP+ (10 Гбит/с), 2×HDMI (вход/выход), 2×Gigabit Ethernet (PS+PL), 4×USB 2.0, Micro SD, JTAG, UART (USB‑to‑UART)
Расширение	40‑пиновый порт (34 IO, питание 5 В/3,3 В, земля)
Питание	12 В DC (через разъём), стабилизированные напряжения формируются на плате
Форм‑фактор	Core board + carrier board, габариты несущей платы ~215×107 мм
Температурный диапазон	−40…+85 °C (промышленное исполнение)
Особенности	Раздельная память PS/PL, три кварцевых генератора, HDMI‑кодер ADV7511, USB‑UART на CP2102GM

Области применения
Телекоммуникации и сетевые системы. Мультигигабитная передача данных через SFP+, аппаратная акселерация обработки пакетов на FPGA, тестирование протоколов, стенды для 10G‑сетей.
Цифровая обработка сигналов и ЦОС. Реализация многоканальных фильтров, БПФ, корреляторов, демодуляторов и других вычислительно сложных алгоритмов на FPGA с передачей результатов на ARM.
SDR и радиосистемы. Многоканальный приём/передача, аппаратная демодуляция, формирование сигналов, буферизация и анализ с использованием высокоскоростных интерфейсов.
Видеообработка и компьютерное зрение. Захват видео через HDMI/порт расширения, аппаратное ускорение фильтров и детекторов на FPGA, вывод на HDMI, работа с потоками 1080p.
Измерительные и тестовые стенды. Синхронный захват данных, точная временная привязка, анализ сигналов, хранение логов, передача по сети и визуализация.
Прототипирование встраиваемых систем. Проверка концепций с детерминированной обработкой на FPGA и высокоуровневым управлением на ARM, подготовка к переносу на серийные платы.
Учебные и исследовательские проекты. Изучение Zynq, архитектуры Kintex‑7, работы с PCIe, SFP+, HDMI, FMC‑подобными портами, реализации алгоритмов ЦОС и SDR на FPGA.
Системы управления и автоматизации. Высокоскоростные контуры управления, ПИД‑регуляторы, обработка датчиков, логирование и визуализация на ARM.

Поддержка и интеграция
Плата AX7Z100B рассчитана 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 PCIe, SFP+, памяти, AXI‑шин и высокоскоростных интерфейсов.
Vitis Platform/Application. Создание загрузочных образов, запуск Linux/RTOS, разработка приложений на ARM, организация взаимодействия PS–PL.
IP‑блоки и шаблоны. Готовые IP для Ethernet, памяти, HDMI, интерфейсов ввода‑вывода, AXI‑шин, а также референсные блоки для PCIe и SFP+.
Средства отладки. Встроенный логический анализатор (ILA), контрольные точки, временные диаграммы, анализ задержек и пропускной способности AXI, PCIe и SFP+ линий.
Референсные проекты. Примеры инициализации DDR3, eMMC, QSPI; работы с HDMI, Ethernet, USB; простые сценарии захвата/обработки видео, передачи по SFP+, работы с PCIe.
Документация. Схемы, распиновки интерфейсов, рекомендации по согласованию высокоскоростных линий, примеры сценариев тестирования и инициализации, BSP для Linux.
Для старта достаточно подать питание 12 В, подключить ПК по USB (UART) и Ethernet, загрузить референсный образ ОС и проверить базовые сценарии (запуск Linux, доступ к памяти и накопителям, работа интерфейсов, инициализация FPGA‑части).

Комплект поставки (стандартный)
В стандартный комплект входят:
отладочная плата AX7Z100B (core board + carrier board);
крепёжные элементы (при наличии);
документация (руководство пользователя, схема, распиновки, рекомендации по подключению и отладке, BSP и инструкции по запуску Linux);
гарантийные и сопроводительные документы;
демо‑проекты и примеры кода (Vivado‑проекты для FPGA, Vitis‑проекты для ARM, примеры взаимодействия PS–PL, работы с HDMI/SFP+/PCIe, ЦОС‑алгоритмов).
Блок питания, кабели, SFP‑трансиверы, модули расширения (камеры, экраны, АЦП), осциллограф, анализатор спектра, ПК с Vivado/Vitis в комплект не входят.

Дополнительные аксессуары для полноценной работы
Блок питания 12 В. Стабильный источник с запасом по току для платы и подключаемых модулей.
SFP+ трансиверы. Оптические или медные модули под требуемые расстояния и среды передачи для 4×SFP+.
Кабели и адаптеры. HDMI, Ethernet, USB, Micro SD, а также кабели для порта расширения и внешних модулей.
Модули расширения. Камеры, TFT‑экраны, высокоскоростные АЦП/ЦАП через 40‑пиновый порт.
Осциллограф и анализатор спектра. Для контроля высокоскоростных сигналов, проверки качества передачи по SFP+ и PCIe, анализа джиттера и шумов.
Хост‑ПК с Vivado и Vitis. Для проектирования, отладки и загрузки конфигурации FPGA и приложений на ARM.

Почему стоит использовать AX7Z100B для прототипирования и учебных задач
AX7Z100B оптимальна, когда нужны одновременно высокая FPGA‑производительность и развитые высокоскоростные интерфейсы (PCIe, SFP+) — это удобно для сетевых, телекоммуникационных, видео‑ и ЦОС‑стендов. Для инженеров это способ быстро проверить алгоритмы с детерминированной обработкой на ПЛИС и сетевым взаимодействием. Для преподавателей и студентов AX7Z100B удобна для изучения Zynq, Kintex‑7, PCIe, SFP+ и реализации вычислительно сложных задач на FPGA. Для команд, которым важна скорость запуска и гибкость расширения, AX7Z100B даёт баланс между возможностями и простотой.