FMC-Konnektor-FPGA: Aufbau
Als Schnittstelle zwischen austauschbaren FMC Frontends und dem Deltaboard dient das FMC Konnektor FPGA. Die vorgesehene Aufgabe dieses Baustein ist die Frontendinteraktion inklusive der Umsetzung der FMC Signale in einen standisierten AXI4-kompatiblen Datenstrom zur Übergabe an das Nutzer-FPGA, in dem die eigentliche Signalverarbeitung stattfindet. Durch die Bereitstellung der ucf-Datei für den FMC Konnektor können neben den von uns zur Verfügung gestellten Projekten auch eigene FMC Frondends entwickelt und in das Deltaboard integriert werden.
Die Anbindung des FMC erfolgt über einen Konnektor in der Low Pin Count (LPC) Variante gemäß dem ANSI/VITA 57.1 Standard. Die in den allgemeinen Dokumentationen zum Standard zu findenden Pinbezeichungen wurde übernommen und sind in gleicher Art in den VHDL-Templates verwendet. Bei der Implementierung eines FMC Moduls müssen folgende Punkte beachtet werden:
- Der auf dem FMC als VADJ verwendete Spannungswert kann über den Schalter S701 eingestellt werden (2,5V/1,8V).
- Der IOSTANDARD-Wert der FMC-Pins muss in der ucf-Datei entsprechend der verwendeten Pinverbindung angepasst werden.
- Die FMC-Pins TDI und TDO müssen gebrückt oder an eine JTAG Schnittstelle angebunden sein, da der JTAG-Pfad zur Konfiguration des Deltaboards zum Systemstart nicht unterbrochen sein darf.
- Für die Nutzung der I2C-Schnittstelle am FMC Konnektor müssen die notwendigen Serienwiderstände R703 und R704 für die SCL/SDA-Leitungen zuerst noch aufgebracht werden. Der Widerstandwert kann dabei auf die FMC Hardware angepasst werden.
Der Austausch von ein- bzw. ausgehenden Datenströmen mit dem Nutzer-FPGA erfolgt über eine standardierte AXI4 Stream Schnittstelle für jede Datenrichtung.
Neben den Ports für die Dateninteraktion ist ebenfalls eine Schnittstelle zum Austausch von Parameterpaketen zwischen FPGA und PC-Applikation vorgesehen. Diese basiert auf einem 8-Bit AXI4 Stream Interface. Zur Nutzung ist in der Basisbibliothek brBaseDLL eine Funktion implementiert, mit der Datenpakete für diese Schnittstelle erzeugt und im Gegenzug ein Feedback empfangen werden kann. Die Parametrierung kann dabei über alle verfügbaren Kommunikationsschnittstellen des Boards erfolgen (USB, Ethernet, COM). Unabhängig davon steht zu Debugzwecken als einfache Schnittstelle noch das serielle UART-Interface zur Verfügung.
Im Downloadbereich haben wir Templates für die ucf-Datei und die Top-Level-Entity (VHDL) des FMC-Konnektor-FPGA bereitgestellt.