ZYNQ7020核心板及各种射频模块 - 嘉立创EDA开源硬件平台

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1、简单易用,可快速上手

2、流畅支持300个器件或1000个焊盘以下的设计规模

3、支持简单的电路仿真

4、面向学生、老师、创客

专业版 professional

1、全新的交互和界面

2、流畅支持超过3w器件或10w焊盘的设计规模,支持面板和外壳设计

3、更严谨的设计约束,更规范的流程

4、面向企业、更专业的用户

专业版 ZYNQ7020核心板及各种射频模块

简介:ZYNQ7020核心板(主体,最低成本仅需90元!)、170MSPSADC、210MSPSDAC、1.6GSPS 16bit DAC、9GHz PLL、500MSPS 12bit ADC等

开源协议: CC BY 3.0

(未经作者授权,禁止转载)

已参加:星火计划2024

创建时间: 2024-01-13 12:25:36
更新时间: 2024-02-16 18:34:53
描述

项目说明

      初衷是参加电赛带来的,淘宝上很多ZYNQ ADC DAC DDS PLL都比较贵,而且质量并不好,在经过暑假参加电赛并拿到国一后,就积累了不少模块如170MSPSADC、210MSPSDAC、1.6GSPS 16bit DAC、9GHz PLL、500MSPS 12bit ADC等模块,并且最近成功自制了ZYNQ7020的核心板,(我看oshwhub上还没有ZYNQ7020的开源),各种模块和ZYNQ都以便宜、用料足、性能好为目标,整理整理趁着星火计划全部开源!(PS:这只是开始

     这次的工程给大家带来的就是成本最低仅需90元的ZYNQ7020核心板!(某宝zynq7020芯片 45.4元,PCB嘉立创免费6层板样板,真的很香)

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开源协议

未经作者允许,禁止商用。转载或引用需注明原作者与工程链接

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项目相关功能

    资源介绍:

      (1)ZYNQ7020/7010核心板:板载1片DDR3,QSPI FLASH,SD卡转接芯片,UART串口转USB,PS时钟33.3333Mhz(不建议更换频率),PL时钟50Mhz(可自行更换其他频率)。另有1个USER LED(L14)一个RGBLED(T16)。PL资源为66个(33对)差分等长IO,默认电压为3.3V。

      (2)170MSPS 12bit ADC:基于Linear LTC2220 ,最高采样率可达170M,12bit。模拟前端为ADA4937超低失真差分ADC驱动器,-3dB带宽为1.9Ghz。输入阻抗为50Ω,增益为2(可自行更改)。板载电源管理,使用超低噪声超高PSRRLDO,并使用穿心电容滤波,输入为5V 2510接口。

      (3)210MSPS 14bit DAC:基于ADI AD9744 ,最高采样率可达210M,14bit。后端为ADA4891 or TPH2501。增益可自行更改,带宽为50Mhz,输出幅值为±2.5V,输出阻抗50Ω。板载电源管理,使用超低噪声超高PSRR LDO进行DAC的模拟和数字供电,板载单转正负压模块,可输出±2.5V,并使用穿心电容滤波,输入为单5V 2510接口。

      (4)集成 VCO 的 9.8GHz 宽带PLL:基于TI LMX2592,输出频率范围为20Mhz-9.8Ghz,支持分数 N 和整数 N 模式,具有一个 32 位分数分频器,支持选择合适的频率。可编程相位调整,可编程电荷泵电流,可编程输出功率水平。双通道输出,输出阻抗50Ω。可采用板载温补晶振参考源或锁定外部参考输入,输入时钟频率高达 1400MHz。板载电源管理,使用超低噪声超高PSRRLDO,并使用穿心电容滤波,输入为5V 2510接口。

      (5)500MSPS 12bit ADC:基于ADI AD9434,最高采样率可达500M(DDR),12bit。模拟前端为LMH6521高性能双通道 DVGA,-3dB带宽为1.2Ghz。输入阻抗为50Ω,程控增益,动态范围为31.5dB,步长为 0.5dB。接口采用1.8V LVDS。板载电源管理,使用一体式DCDC及超低噪声超高PSRRLDO,并使用穿心电容滤波,输入为5V 2510接口。

      (6)1600MSPS 16bit DAC:基于ADI AD9142,最高采样率可达1.6G(DDR),16bit。双通道输出,内置NCO,正交调制器,锁相环。接口采用1.8V LVDS。板载电源管理,使用一体式DCDC及超低噪声超高PSRRLDO,并使用穿心电容滤波,输入为5V 2510接口。

项目属性

本项目为首次公开,为本人原创项目。项目未曾在别的比赛中获奖。

 

项目进度

    (一)ZYNQ7020核心板

       (1)ZYNQ芯片:正常工作,VIVADO正常连接:

       (2)板载UART转USB:正常工作,打印HELLO

(3)DRAM DDR3测试:正常工作,0错误:

(4)程序固化测试:正常固化,正常启动:

  至此,ZYNQ7020核心板完全过测,可正常使用。

    (二)各射频模块

      (1)170MSPS 12bit ADC:正常工作 如图为采集10Mhz信号的波形,SNR可达到61.3dB。

      (2)210MSPS 14bit DAC:正常工作 如图为输出基带信号为三角波的 100%AM调制信号

      (3)集成 VCO 的 9.8GHz 宽带PLL:正常工作 如图为输出7Ghz

      (4)500MSPS 12bit ADC:正常工作 如图为采样信号

      (5)1600MSPS 16bit DAC:正常工作

 

设计说明

       一、ZYNQ7020核心板:

          (1)供电部分:供电采用TPS82130集成电感的DCDC转换器,最大可输出3A电流。四路供电,电压分别为1.0V、1.5V、1.8V、3.3V,输出使用穿心电容滤波。输入为5V,上电顺序为1.0→1.8→1.5→3.3 。

          (2)DDR3:DDR3采用镁光的单片MT41K256M16

          (3)FLASH:QSPI FLASH采用W25Q256JVEIQ(或W25Q128JVEIQ)

          (4)SD卡转接器:SD卡转接器采用TI的TXS02612RTWR

          (5)时钟:PS采用33.3333MHZ 20ppm有源晶振,PL采用50Mhz 20ppm有源晶振。

          (6)UART转USB:采用国产WCH的CH343p芯片,支持 115200bps 及以下通讯波特率的自动识别和动态自适应。

          (7)USER LED:L14链接为一个0603单色LED,T16连接为WS2812b RGBLED(驱动见附件)。

          (8)板对板连接器IO资源:PL资源为66个(33对)差分等长IO,默认电压为3.3V。PS端引出了SD卡、JTAG,其余引脚如有需要可以通过EMIO使用PL引脚资源实现。

          (9)启动方式选择:提供了3种启动方式,分别为JTAG启动、QSPI FLASH启动、SD卡启动。更改可通过核心板上的拨码开关实现:

                                                  

启动方式    开关1         开关2
 JTAG启动: ON ON
QSPI FLASH启动:  ON OFF
SD卡启动:  OFF OFF

          (10)ZYNQ芯片型号:可选择xc7z020-1clg400、xc7z020-2clg400、xc7z010-1clg400、xc7z010-2clg400。

 

软件说明

(1)zynq7020部分给出 LTC2220 AD9744 LMX2592的驱动工程 见附件,VIVADO版本为2022.1版

(2)AD9434的驱动工程为zynq7035(转接板见我的2023国赛D题开源工程)见附件,VIVADO版本为2022.1版

(3)AD9142的驱动工程为zynq Ultrasale +MPSOC XCZU3EG(接口定义与AD9434相同)见附件,VIVADO版本为2022.1版

实物展示

 

设计注意事项

            (一)焊接zynq核心板时建议现焊接好电源,测试电源电压正常,启动顺序正常之后再焊接穿心电容以及其他芯片,防止芯片因电源不正常而损坏。

            (二)焊接zynq芯片(BGA)及DDR3(BGA)时,我的焊接方法是风枪摘掉前端的风嘴,370度,风速3.5格,约2-3分钟后,zynq芯片可用镊子轻微推动,感觉Q弹时即焊接完成。(切勿大尺寸拨动,会导致BGA焊盘短路!!

            (三)焊接顺序建议:电源-BGA芯片-正面外围电路-反面电容电阻-各连接器。

            (四)焊接方式建议:正面除BGA芯片我通过加热台焊接(见我的便携加热台开源工程),BGA芯片及反面容阻通过风枪焊接。

            (五)焊接完成后可通过烧录附件中的ZYNQ+RGBLED测试程序验证。

            (六)核心板PL端IO为差分等长引出,默认BANK电压为3.3V,如需要可自行更改。

            (七)核心板再typec的后方有一个0603电阻位(R83),此电阻选择是否通过typec接口供电,如不需要,不要焊接。

工程附件说明:

            (一)附件为ZYNQ7020核心板从板载QSPI FLASH中启动RGBLED测试程序的演示视频。

            (二)由于上传50M限制,详细的测试和演示视频将会发在B站【开源】ZYNQ7020核心板及各种ADDA射频模块

            (三)各模块测试程序:ZYNQ7020及各种模块测试程序。提取码:55xj(百度网盘)



设计图
原理图
1 /
PCB
1 /
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工程视频/附件
序号 文件名称 下载次数
1

ZYNQ从FLASH启动RGB灯程序.mp4

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