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システム開発ボード AX-card7

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システム開発ボード AX-card7 カタログのご案内です。

ザイリンクス製FPGA(Artix7)と高速通信が可能なUSB3.0を採用したシステム開発ボードです。外部システムとの接続にはFPGAのI/O機能を有効活用できるように、メザニンコネクタ(ハイスピードコネクタ)を採用し、高速性と柔軟性を確保しています。
計測・制御機器等の開発プロジェクトで、試作段階でのシステム評価・検証後に、そのまま最終製品に組み込んで利用できる製品です。

このカタログについて

ドキュメント名 システム開発ボード AX-card7
ドキュメント種別 製品カタログ
ファイルサイズ 1.3Mb
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取り扱い企業 有限会社プライムシステムズ (この企業の取り扱いカタログ一覧)

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このカタログ(システム開発ボード AX-card7)の内容


Page 1:Smart-USB Sigma 製品ファミリAX-Card7 システム開発ボード仕様 Ver1.0Prime Systems, Inc1概要ザイリンクス製 FPGA(Artix7)と高速通信が可能なUSB3.0 を採用したシステム開発ボードです。 外部システムとの接続には FPGA の I/O 機能を有効活用できるように、メザニンコネクタ(ハイスピードコネクタ)を採用し、高速性と柔軟性を確保しています。計測・制御機器等の開発プロジェクトで、試作段階でのシステム評価・検証後に、そのまま最終製品に組み込んで利用できる製品です。<AX-Card7 外観>特長 Xilinx-FPGA “Artix7”搭載の小型基板 名刺1枚分の大きで、最終製品への組込が容易 動作速度が高速なスピードグレード“2”を採用高速ADCとのLVDS-IFが可能です ザイリンクス製ソフトCPUコア “MicroBlaze”搭載可能 専用コンフィギュレーションROM搭載 USB 3.0(Super Speed)インタフェース搭載 実効データ転送レート:約350MB/s(平均値) デバイスドライバ、DLL、オープンソース・リファレンス制御アプリを標準添付。購入してすぐに利用できます。 高速・多機能 I/O ポート FPGA のI/O ピン150本をハイスピード・コネクタ2個に収容1.2V~3.3Vの信号インタフェースに対応 FPGAのI/O機能設定により、Max.74chのLVDS(差動)インタフェースが可能 シングルエンド信号 50Ωのインピーダンス整合済み 最終のユーザアプリケーションに対応するための外部基板を接続したり、オプションボードを接続してすぐに開発が始められます。 柔軟性に富んだメモリシステム 4Gbit 800MB/s DDR3 メモリ 2Kbit EEPROM(SPI) 128Mbit 高速シリアル ROM(クワッド I/OSPI インタフェース互換)ハードウエア仕様<ブロック図>1. FPGA 部トランシーバ回路内蔵のザイリンクス社 Artix7、スピードグレード”2”のデバイスを採用することで、低消費電力で高速動作が可能な回路を構成できます。(内蔵メモリ(DPRAM)アクセス速度 max.460MHz、LVDS(DDR SERDES)1.25Gbps)

Page 2:Smart-USB Sigma 製品ファミリAX-Card7 システム開発ボード仕様 Ver1.0Prime Systems, Inc2USB 制御 IC(FX3)とは 32bit のデータ、6 本の制御線でインタフェースします.このとき 100MHzのクロックに同期してデータ転送を行います。サンプルプロジェクトを利用するとカスタマイズが容易です。FPGA 開発ツールは、無償の Vivado webpack が利用できます。2. USB インタフェースUSB3.0(Super Speed)に準拠した USB 制御IC(Cypress 社製 FX3 デバイス)を搭載しています. この制御 IC と FPGA が接続しています。FPGA には USB 制御 IC とのインタフェース回路が用意されているので、購入後すぐに PC と USB を使った通信ができます。この USB インタフェースは Smart-USB Sigma システムコア(注 1)を採用しているので、高速なデータ転送が可能です。 USB転送は以下の2種類をサポートしています。• コントロール転送• バルク転送USB コントロール転送は、FPGA 内に構成したハードウエア・レジスタなどへのアクセスに使用します。 USB バルク転送は、大容量データを PC に転送したり、PC からボードに転送するときに便利です。バルク転送時の実データ転送レートは平均350MByte/s(注 2)を実現しています。引き続き、機能向上を実施し、転送レートの向上を目指します。※USB2.0 ポートでも動作しますが、転送レートは低下します。注1) USB システムコア:USB に必要な全てのデータをパッケージ. ユーザシステムにドロップインで利用できるシステム IPです.注2)Intel Chipset Z77 チップセット採用 PC での値です.ルネサス社製ホスト IC の場合は、性能が低下します.3. FPGA コンフィギュレーションUSB コンフィギュレーションUSB 経由により、FPGA へのコンフィギュレーションを瞬時に(約 0.03 秒以下)完了します。メーカー純正のダウンロードケーブルでは開発ツールを起動させておかなければならず、JTAG 経由のため低速で時間がかかります。 AX-Card7 ボードでは添付のリファレンス・アプリケーション起動時、自動的にFPGA コンフィグする機能があります(オートコンフィグ機能)。 また、USB 経由のコンフィグを利用すると、複数の FPGA コンフィグデータを用意し、実現する機能に応じて即座に FPGA を書き換えることができます。専用コンフィグ ROMUSB を利用しない、または利用できない状況でもFPGA コンフィグができる様に、専用のコンフィグROM (128Mb QSPI FlashROM) を搭載しています。開発が完了した時点や、最終製品出荷時の回路データなどを格納したり、PC 無しでデモを行うようなときに便利です。 また、FPGA コンフィグデータを暗号化(AES 256bit)し、悪意のあるリバースエンジニアリングから大切なデータを保護することができます。暗号化機能を 3.は、USB コンフィグにも対応しています.JTAG ポートとコンフィグ ROMコンフィグ ROM にデータをプログラムする場合には、JTAG ポートを利用します。この場合、ザイリンクス製ダウンロードケーブルを利用してください。このポートとダウンロードケーブルを使って、ChipScope 機能を実現し、チップ内部の信号観測もできます。4. FPGA 外部メモリDDR3 <4Gbit>(MT41K512M8RH-125:E 512M x 8bit 1 個)FPGA 開発ツールに付属する DDR3 制御 IP を利用してメモリ制御ができます.バスクロック周波数400MHz、データレートは、800MB/s です。FPGA デバイスのスピードグレードを“3”に変更すると、max.1066MB/s で動作します。

Page 3:Smart-USB Sigma 製品ファミリAX-Card7 システム開発ボード仕様 Ver1.0Prime Systems, Inc3EEPROM<2Kbit>(93AA56B 128 x 16bit 1.8V~3.3V 動作 SPI)Max.2MHz の速度で SPI アクセスが 可能なEEPROM を備えています。パラメータの格納、小規模データの一時的な保存等に便利です。ディップ SW による FPGA-I/O バンク電圧設定が1.8V 以上の場合に利用できます。シリアル ROM(N25Q128A11EF840E 1.8V 動作)128Mbit のクワッド I/O 対応 SPI シリアルFlashROM(NOR)です。大規模なデータの保存の他、ソフト CPU のデータ格納用として XIP モードで運用することもできます5. 外部接続用コネクタ高速コネクタ CN1 (基板ハンダ面、青枠内)(QSH-060-01-L-D-A samtec 社製コネクタ)120 ピン高速コネクタ CN1 には、FPGA-IO ピンを 100 本と、アナログ入力差動ピン 1ch(2 本)を収容しています。 オンボードのディップスイッチ設定により FPGA I/O バンクへの給電電圧を設定し、シングルエンド I/O 信号としては、1.2 / 1.25 / 1.5/ 1.8 / 2.5 / 3.0 / 3.3 (V)の LVTTL/LVCMOS に対応し、パラレルデータを 200MHz 以上のクロックレートでインタフェースすることができます。これらの I/O ピンの内、96 本を LVDS として設定することにより、最大 48ch の LVDS インタフェースを構成できます(LVDS 設定時の I/O バンク電圧は 2.5V です)。LVDS イ ン タ フ ェ ー ス の 終 端 を す る に は 、FPGA-I/O 機能のオンチップ抵抗を利用できるので外部抵抗は不要です。また、CN1 のアナログ入力ピンを除いた全ての I/O電圧は共通です。CN2 の I/O ピンとは異なる電圧での運用が可能です。<AX-Card7 ハンダ面(黄・赤枠が高速コネクタ)>高速コネクタ CN2(基板ハンダ面、黄枠内)(QSH-060-01-L-D-A samtec 社製コネクタ)120 ピン高速コネクタ CN2 には、FPGA-IO ピンを 52 本 と 、 ト ラ ン シ ー バ 回 路 専 用 チ ャ ネ ルTx:4ch、Rx:4ch リファレンスクロック 1ch を収容しています。 黄枠部分がトランシーバ部の I/Oピンです。<CN2 拡大>シングルエンド I/O 信号として、CN1 と同様に 52本を 1.2V~3.3V の LVTTL/LVCMOS で運用でき、パラレルデータを 200MHz のクロックレートでインタフェースすることができます。これらの I/O ピンは LVDS として設定することにより、最大 26ch のLVDS インタフェースとして構成できます。LVDS インタフェースの終端をするには、FPGA-I/O 機能のオンチップ抵抗を利用できるので外部抵抗は不要です。また、CN2 のアナログ入力ピンを除いた全てのI/O 電圧は共通です。※CN2 の IO 電圧を 1.5V 以下に設定すると、E2PROM の運用ができません。CN1,CN2 コネクタにかん合するコネクタは、samtec 社製 QTH-060 シリーズです。

Page 4:Smart-USB Sigma 製品ファミリAX-Card7 システム開発ボード仕様 Ver1.0Prime Systems, Inc4※ CN2 の IO 本数は、搭載する FPGA 型番により異なります。型番が XC7A35T や XC7A50T では、CN2 の52 本の I/O の内、22 本(差動 11ch 分)だけ利用できます。高速コネクタ経由の給電について高速コネクタの CN1、CN2 は、GND ピンと電源ピンを含んでいます。CN1 と CN2 は異なる I/O 電圧で運用でき、それぞれ設定した I/O 電圧はコネクタを通じてボード外部に給電できます。また、それぞれのコネクタからは、ボード本体に給電する 5V電源をそのまま接続できます。I/O バンクへ給電する DCDC コンバータの電源容量は Max.1A なので、この電源系を外部システムで使用する場合は、FPGA I/O バンクでの消費電流と外部の消費電流に注意して下さい。電流容量に余裕がない場合には、5V 電源系から必要な電源を生成するようにして下さい。<電源経路>6. シリアルポート(CN5,CN6)USB 制御 IC の I2C ポートに接続した 2.54mm ピッチ 5pin 仕様のコネクタです。FPGA からの制御はできません。FPGA 回路の状態に関わりなく、USB経由で 3.3V 系 I2C(CN5:IIC1)と 1.8V 系 I2C(CN6:IIC2)を制御できます。7bit アドレス仕様です。IO エキスパンダ IC による IO ピンの追加や、LCD制御、各種 I2C 対応のデバイス制御に利用できます。7. UIO ポート(CN13)FPGA に直結した I/O ピン 8 本を 1 列 2.54mm ピッチ 10pin 仕様のスルーホールで配置しています。CN2 で運用する I/O 電圧と共通です。 4ch 分のLVDS 設定もできます。8. 表示器、スイッチFPGA の I/O に接続したチップタイプ LED を 8 個用意しました。LED はスタティック点灯方式を採用しています。 また、FPGA の I/O に直結した汎用的に使用できる4極ディップスイッチ(ピンセット等先の細いもので On/Off できます)を1個とタクトスイッチ 1 個を装備しています。9. 高精度発振器100MHz 水晶発振器:USB 制御 IC と FPGA がインタフェースするときに使用するクロック源です。(LVCMOS 1.8V 信号クロック源)※ サンプル FPGA 回路では、DDR3 制御にこのクロック系を使用しています。予備 DDR3 用水晶発振器:FPGA と DDR3 がインタフェースするときに使用するクロックです。5x 3.2(mm)サイズ、6 ピン 3.3V LVDS 仕様の部品を実装できます。(例:シリコンラボ社の511BBAxxxMxxxB など)電源コネクタDCDCDCDCCN1CN25V FPGA

Page 5:Smart-USB Sigma 製品ファミリAX-Card7 システム開発ボード仕様 Ver1.0Prime Systems, Inc5予備クロック搭載エリア①②:ユーザ任意の水晶発振器を搭載できる予備エリア2 ヶ所です。FPGA の MRCC ピンに接続できます。3.2x2.5(mm)サイズ、4 ピン、1.8V~3.3V/CMOS仕様の発振器を実装できます。CN1 と CN2 でそれぞれ設定する I/O 電圧で動作する発振器です。予備クロック搭載エリア③④:ユーザ任意の水晶発振器を搭載できる予備エリアです。5x 3.2(mm)サイズ、6 ピン 3.3V LVDS仕様の部品を実装できます。トランシーバ回路用RefCLK と、DDR3 等のメモリ用に 2 カ所あります(例:シリコンラボ社の 511BBAxxxMxxxB など)。ボード仕様基板サイズ : 91 x 55(mm) 12 層 鉛フリー仕様(名刺と大きさと同じです)電源電圧 : 単一 5.0V (±5%) 給電2 極端子台または DC ジャックから給電できます。FAN 用電源コネクタ:ボードに給電する 5V がそのまま FPGA の冷却ファン用のコネクタに接続しています。製品出荷時にはコネクタを実装していません。ボード消費電流USB を接続した状態で FPGA 未コンフィグの場合;Typ. 310 mA/5VUSB を接続した状態で FPGA コンフィグの場合;(DDR3 を 800Mbps で USB から RD/WR)Typ. 610 mA/5V※ USB3.0 の場合、ケーブル給電では 900mA/5V供給ができます。ソフトウエア仕様USB インタフェース概要~平均実効データ転送速度 350MByte/s ~AX-Card7ボードのUSB3.0 インタフェースは、購入したその日から利用できます。 ボード専用のUSB ターゲットデバイスドライバ、DLL、制御アプリケーションを製品に添付しています。この内、制御アプリケーションのみオープンソース化しているので、VB.net、VC /VC#、LabVIEW、Python、ExcelVBA等を利用し、カスタマイズが可能です。ソフトウエアをカスタマイズする際には、USB プロトコルを意識せずボードとのデータ通信が行える専用API を提供しているため、USB の専門知識がなくてもソフトウエア・プログラミング知識があれば、どなたでもUSB 制御システムを構築できます。製品添付ソフトウエア1. USB ターゲット・デバイスドライバ2. DLL (API 仕様書付き)3. 制御アプリケーション(オープンソース、C 、VB.net、C Builder、LabVIEW、Python)4. USB 制御ファームウエア(ボード上のFlashROMに格納)動作環境Windows 7以降 32bit/64bit に対応(Vista以前のバージョンはサポートしていません)USB3.0(Super speed)が動作するインタフェースを装備していること※高速な転送レートを得るには、USB3.0ネイティブ環境が必須です(PCチップセット内にUSB3.0ホスト機能が含まれていること)。ルネサス社製USB3.0ホスト制御ICによりUSB3.0機能を実現しているPCでは、性能が低下します。

Page 6:Smart-USB Sigma 製品ファミリAX-Card7 システム開発ボード仕様 Ver1.0Prime Systems, Inc6製品モデル構成製品発注コードAX-Card7/35C2 \92,000(税別)(XC7A35T-2FGG484C搭載 ユーザI/O本数 122本)AX-Card7/100C2 \118,000 (税別)(XC7A100T-2FGG484C搭載 ユーザI/O本数 152本)添付品 USB3.0対応 ケーブル(MicroB-A) 1 本 USB デバイスドライバ、DLL、API 仕様書、ボード回路図、USB ファームウエア(オンボード)、USB インタフェース部タイミングチャート、フローチャート等のデータを収録したCD-ROM 1枚 専用シリアルポート 変換ケーブル 1本AX-Card7ボードはすべて鉛フリー仕様で国内製造しています。ボード上のハンダによるショートパターンなどを変更する際には、鉛フリー対応の機器をご使用ください。AX-Card7ボードには、XC7A50Tや75T、200Tを搭載することもできます。FPGAスピードグレードの変更も可能です。それぞれ受注生産になるので、詳細はお問い合わせください。オプションユーザ I/O コネクタを変換するオプションボード『Card-UNIV2』、8ch 16bit AD コンバータを搭載した『ADD-16B8』を用意しています。コネクタ変換ボードコネクタ CN1、CN2 の 30 ピン MIL コネクタ6個に変換し、4 桁 7 セグ、8bit-LED、DipSW、タクトスイッチを利用できます。この内 2 個のコネクタは差動信号として設定できます。CN2 に収容する FPGA のトランシーバ回路 I/O は利用できません。型番:Card-UNIV2価格:\20,000(税別価格)8ch 16bit AD変換ボード16bit 1MSps AD コンバータ 8ch を利用した同時サンプリングが可能な AD 変換ボードです。汎用の DA コンバータ 1ch 付きです。アナログ入力は最大 2.5Vp-p です。また、FPGA の IO ピン 26 本を 30pinMIL コネクタ 1個に変換できます(差動 13ch 分)。型番:ADD-16B8価格:\125,000(税別価格)お問い合わせ開発製造販売元有限会社プライムシステムズTEL:0266-70-1171 FAX:0266-70-1172E-mail: info@prime-sys.co.jpURL http://www.prime-sys.co.jp技術サポート URL http://www.smartusb.info