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Zynqberryについて

TE0726 “ZynqBerry（ジンクベリー）”

TE0726「ZynqBerry」は、Raspberry Pi Model 2 と同一形状のFPGAボードです。

ZYNQ-7010(Cortex A9×2搭載), USBホスト×4, 100Mイーサネット, 512MByte DDR3 SDRAM、16MByte のフラッシュメモリを搭載しており、HDMI出力、CSI(カメラ)インタフェース、オーディオなどがLinuxから使えるようになっています。

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特殊電子回路からZynqberryをご購入いただいたお客様には技術サポートを提供しています。ご使用方法の不明点をメールあるいはフォームからお問合せいただければ、メールにて回答いたします。また、よくある質問については一覧をページにまとめて掲載いたします。

 

 

ZynqBerryの特長

• Xilinx Zynq XC7Z010-1CLG225Cを搭載 (
  • 28Kロジックセル、17,600LUT、36k BRAM 60個、DSP80個
  • Cortex-A9を2個内蔵
• メインメモリは512 MByte(DDR3L SDRAM)
• Raspberry Pi Model 2 と同形状の基板
  • LAN9514 USB Hub with Eternet
  • USB with power switches ×4
  • 100 MBit イーサネット RJ45
  • Micro SD カードスロット
  • HDMI出力
  • DSI コネクタ (ディスプレイ用)
  • CSI-2 コネクタ (カメラ用)
  • 40ピン ピンヘッダ (26個のI/O。RasPiと同一の配置)
• Micro USBは以下の用途に使用
  • 電源供給
  • USB UART
  • Digilent互換のUSB-JTAG機能をオンボードで搭載
• 3.5 mm オーディオプラグ (PWM オーディオ出力)

ZynqBerryのバリエーション

ZynqBerryには6つの型番があります。

型番	価格（税別）	フォームファクタ	Soc	RAM	イーサネット	温度範囲
TE0726-04-41C94-A (最新)	￥22,980	ラズベリーパイ モデル3	XC7Z010-1 CLG225C	512MB DDR3L	100 Mbit	商業用
TE0726-03-41C64-A	￥24,980	ラズベリーパイ モデル2	XC7Z010-1 CLG225C	512 MB DDR3L	100 Mbit	商業用
TE0726-03M (終了)	￥14,500	ラズベリーパイ モデル2	XC7Z010-1 CLG225C	512 MB DDR3L	100 Mbit	商業用
TE0726-03R (削減系)	￥14,980	ラズベリーパイ モデル2	XC7Z010-1 CLG225C	128 MB DDR3L	なし	商業用
TE0726-03-41C74-R	￥16,840	ラズベリーパイ モデル2	XC7Z010-1 CLG225C	128 MB DDR3L	なし	商業用
TE0726-03-07S-1C	お問合せ	ラズベリーパイ モデル2	XC7Z007S -1 CLG225C	512 MB DDR3L	100 Mbit	商業用

このバリエーションは

• TE0726-03Mをベースとしたフル機能系(TE0726-03-41C64-A→TE0726-04-41C94-A)
• TE0726-03Rをベースとした削減機能系(TE0726-03-41C74-R)
• TE0726-03-07S-1Cをベースとしたシングルコア系

と、大きく3つに分けられます。

TE0726-03M系は、TE0726-04-41C94-Aが最新のモデルとなりますが、機能の向上というよりは電源モジュールの変更によって型番が変遷しています。

TE0726-03R系も、機能の向上というよりは電源モジュールの変更によって型番が変遷しています。RAMが少なく、イーサネット、USB、HDMI、カメラ入出力も搭載されていない廉価版です。少しでもコストを下げたい場合に選択肢に入りますが、性能の低下に対してそれほど安くなるわけではありません。

オススメは、TE0726-04-41C94-Aです。

 

部品の紹介

Xilinx Zynq XC7Z010-1CLG225l

Zynqの中身は、PS部と呼ばれるARMコア(Cortex-A9プロセッサ)と、PL部と呼ばれるFPGAで構成されていて、ARM上のLinuxからPL部に実装した回路を動作させるなど、 協調して動作させることが可能です。

Quad SPI Flash Memory

16MbyteのSPIフラッシュメモリです。ブートローダー、FPGAのコンフィギュレーション情報などはここに保存することになります。ZYNQのBootModeはQSPIモードに固定されていて変更が不可能なので、必ずこのフラッシュメモリにBOOT.binの起動イメージを書き込むことになります。

Linuxを起動するときには、フラッシュメモリにはU-Bootを内蔵したBOOT.BINだけを書いておいて、イメージはSDカードの中身から読み出して起動します。

DDR3 SDRAM

512MByteのDDR3 SDRAMです。

LAN9514 USB Hub with Ethernet

USB Hubには4つのUSB2.0ポートと、ひとつの100MBitイーサネットがつながっています。イーサネットには、ZYNQのPSに内蔵されたイーサネットPHYを使用するのではなく、このUSB Hubを介してアクセスすることになります。なお、USBは480MbpsのHSに対応しています。

HDMI

ボードはHDMIコネクタを備えており、コネクタへはZynqから直接ピンがつながっています。FPGAのピン入出力にTMDSを利用しているために抵抗などを解することなく直接ピンをつなげることができます。

40ピン ピンヘッダ (26 I/O)

ピンヘッダはRaspberry Piと同じ配置になっており26ピンのGPIOを制御することができます。これらはFPGAのI/O Bank34につながっていて3.3V規格なので、3.3V振幅となります。そのため、RasiberryPi用の外部回路をそのまま接続できます。

FT2232HQ

Raspberry Pi(1,2,3)のMicroUSBは電源供給だけの役割しかありませんでしたが、ZynqBerryではMicroUSBはオンボードのFT2232Hにつながっています。FT2232HというのはFTDI社のUSB-UART変換ICで、これがZYNQのUART1に接続されてデバッグ用のコンソールとなります。

LCMXO2

LCMXO2はLatticeのCPLDであり、FT2232Hと共にUSB-JTAGインタフェースを構成しています。このUSB-JTAGはDigilent社のUSB-JTAGと互換性があるので、XILINXのVivadoやSDKから認識させることができます。つまり、MicroUSBをパソコンにつないでおけば、XILINXのツール上からFPGAの書き込みや、ARMのデバッグ、プログラムのダウンロードなど開発に必要なことがすべてできるというわけです。

クロックとリセットについて

PS(CPU部分)のクロックは33.3333MHzですが、PLへはボード上ではクロックが接続されていないので、PLを動作させるにはPSが動作して、内部でFCLKをもらう必要があります。
ボード上のP1という箇所(下の写真参照)にリセット端子が出ていて、ここをショートするとPSおよびPLにリセットがかかります。

 

ZynqBerryボードのブロック図

 

Zynqberryオリジナルスタータキット

ZynqberryはオンボードのROMから起動しますが、ご購入して、最初にこのROMを書き込むまでにはインストールしなければならないツールが多く、大変な手間がかかります。

そこで、特殊電子回路㈱では、このROMの書き込みを行って、Zynqberry用にカスタマイズしたリッチなUbuntu Linux 18.04と、SDSoC環境をプリインストールしたZynqberryオリジナルスタータキットを提供しています。

キットの内容は以下のとおりです。

• Linux構築手順書
• 無線LANアダプタ
• HDMIケーブル、MicroUSBケーブル、ACアダプタ
• Raspberry Pi筐体
• Jupyter notebook実行環境
• MicroSDカード

まさに、重い処理をFPGAにオフロードできるRasPi形状ARMボードとなります。

 

 

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