FMC板卡設計要點
FMC(FPGA Mezzanine Card)板卡,又稱為FPGA夾層卡。其標準是由FPGA廠商和最終用戶在內的公司聯合開發,屬于ANSI標準,旨在為基礎板(載卡)上的FPGA提供標準的夾層卡尺寸、連接器和模 塊接口。I/O接口模塊設計,同時還能最大化載卡的重復使用率。
FMC模塊組成部份為:子板模塊(或稱中間層模塊)、載卡兩部分。子板模塊和載卡之間由連接器連接;子板模塊上連接器使用公座(Male),載卡上連接器使用母座(Female)。載卡連接器引腳與 具有可配置IO資源的芯片(例如,FPGA)引腳通過PCB設計連接在一起;子板模塊上連接器引腳與IO接口也是通過PCB設計連接起來。子板PCB上可以設計不同的IO接口實現不同的功能,這樣,同一個載 卡可以通過子板的設計實現不同的擴展功能,使芯片的應用更加靈活。
FMC常用的配套卡為3U和6U板卡,但不限于這兩類板卡。IO子板模塊連接的載卡支持:VME、VPX、XPX REDI、CompactPCI、CompactPCIExpress、Advanced TCA、AMC 、PCI and PCI Express Carriers、PXI and PXI Express Carriers。
FMC板卡主要特性:
1、數據吞吐量:支持高達10Gb/s的信號傳輸速率,夾層卡和載卡之間潛在總帶寬達40Gb/s。
2、時延:消除了協議開銷,避免了時延問題,確保確定性數據交付。
3、簡化設計:無需了解PCI、PCI Express?或Serial RapidIO等協議標準的專業技術。
4、系統開銷:通過簡化系統設計降低了功耗,縮短了工程設計時間,并縮減了IP核及材料成本。
5、設計重復使用:不管是采用定制的內部板設計還是商用成品(COTS)夾層卡或載卡,FMC標準有助于將現有的FPGA/載卡設計重新用到新的I/O上,而這只需更換FMC模塊并對FPGA設計略作調整即可。
6、兼容性:接口規范標準化,兼容性規范增強。
7、可靠性:結構定義適用于各類工作環境,適用民品、軍工、航天等領域。
FMC板卡結構簡介:
IO子板模塊分為:單寬(single width)和雙寬(double width)兩種尺寸,單寬的寬度為69mm,雙寬的寬度為139mm。
單寬(Single width)尺寸外形如下圖所示:
雙寬(double width)尺寸外形如下圖所示:
限高要求:
FMC子模塊高度分為:8.5MM和10MM。子板模塊下方其余區域在載卡上可以放置一些小型元器件,但最大高度有限制:對10mm高度的子板模塊不能超過4.7mm,8.5mm的不能超過3.2mm。
IO區域、前面板支撐和連接器支架在載板上的區域不能放置任何元器件,有過孔也必須做絕緣處理。
FMC板卡PCB Layout要點總結:
1、阻抗要求:單端50 ohm,差分85 ohm(或者100 ohm),需與載板差分性號阻抗相匹配。
2、尺寸要求:單寬(single width)和雙寬(double width)兩種尺寸,單寬的寬度為69mm,雙寬的寬度為139m。
3、散熱方式: 風冷與導冷。
4、限高要求: 對于10mm高度的子板模塊不能超過4.7mm,8.5mm的不能超過3.2mm。
5、布線要求:依照相關總線要求進行處理。因涉及種類繁多,此處不作詳細說明,后續相關文檔會作詳細說明。