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Smart-USB Plus製品
 Smart-USB Sigma(TM)ファミリ   USB3.0 に対応した高機能FPGAボードSmart-USBPlus製品ファミリPbFree仕様
特長 | システム概要 | ハードウェア構成 | ソフトウェア構成 | FPGA開発環境 | 製品構成 | 資料 | ボードオプション | 製品問い合わせ

特長

USB3.0とザイリンクス FPGA (Artix7)を組み合わせたシステム開発ボード(FPGAボード)です. FPGAの柔軟性と5GbpsのUSBでシステム開発を促進します.

お客様の最終製品に組込めるので、小ロット、多品種、短納期のシステム開発に最適です.

DDR3 3バンクを採用して、高速で柔軟性のあるデータ処理を実現します

USBデバイスドライバ、制御ソフト(オープンソース)、FPGAのサンプル回路(HDL記述)を標準添付.USBインタフェースに関するソフト開発は不要です.

産業機器への組み込み、計測・制御機器の開発、画像・通信処理、システムデモキット開発など、あらゆる場面でご利用いただけます.

USB経由でFPGAを瞬間コンフィグ(0.03秒以下)できるので、ボード運用中のFPGAデータ書き換えも可能です.

USB経由で高速で連続したデータ転送ができます.ボードに搭載したメモリ以上のデータを一度に転送できます(PCのHDD空き容量に依存).

◇ 無償FPGA開発ツール(vivado)で対応する最大規模のFPGAを搭載.

 
 

AX-Card7M<AX-Card7M 外観>


当社はザイリンクス社のアソシエイトパートナーです

 

 


システム概要

 高速インタフェースのUSB3.0とザイリンクス FPGA Artix7 を搭載したシステム開発のベースになるFPGAボードです. FPGAでは高速動作のできる論理回路や柔軟性のある論理回路およびJESD204BインタフェースのAD/DA制御ができます.

 FPGA周辺回路として、8Gb-DDR3メモリを3バンクの他、大規模データを保存できる128MbitのシリアルFlashROMや、パラメータ等の小規模なデータを高速に保存できる256KbitのMRAMと組み合わせて、様々なユーザ・アプリケーションに対応できます. 

 外部システム(基板)との接続には、ボード裏面(ハンダ面)にFPGAのIOを収容したメザニンコネクタ2個を使用します.FPGAのI/O機能を設定することにより、1.2V〜3.3Vのシングルエンド信号 (154本) またはLVDS信号 (72ch) として利用できます.右写真の黄色枠部分にはFPGAトランシーバ回路のRx/Txポートを収容しています.

 高速なUSB3.0インタフェース、大容量DDR3メモリ、高速I/Oを備えたことにより、高速・大容量データ処理が必要な広帯域データ処理アプリケーションにも、PCIeバスでなくUSBバスを利用したシステム開発ボードが適用できます.

 デスクトップPCだけでなく、ノートPCやタブレットでの開発・運用が可能です.
USB3.0により高性能なシステムの小型化が可能になり、システムの拡張性が容易に行えます.

 ボード単独での論理回路の評価はもちろんのこと、計測制御システムとしてボード本体にアナログ等の機能を備えた子基板を追加したり、ユーザ・システムの検査機器として、システムのベースとして利用できる構成です.

ボードには使いやすいリファレンス制御ソフトウエアを付属し、FPGAに設定したハードウエア・レジスタの制御や、メモリのリード/ライト、I2C制御など、GUIによる直感的な制御が可能です. 制御ソフトウエアは、ユーザ・カスタマイスができるようにオープンソース化しています.

【コンフィグデータの保護】
FPGAデータを保護するために、コンフィグデータの暗号化ができます.

【システム拡張例】
画像処理、ASICエミュレーション、機器制御などへの拡張例があります.

<用途 : 小ロット、短納期、低コスト向けシステム開発に最適>
・ 計測制御機器の開発
・ 高速ADCを利用したデータ収集システム
・液晶パネル評価、検証
・システム検証機器のプラットフォーム
・データ収集システムのプラットフォーム
・ASIC/IPの評価・検証システム
・画像データ入出力ボード
・ワイヤレス通信のベースバンド処理

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AX-Card7M Block dia.

FPGAボード ブロック図


 

 


ハードウェア構成
基板 110 x 91 (mm) 16層  鉛フリー仕様 (国産)  Revision 1.0
FPGA

ザイリンクス 社製 Artix7 シリーズ

XC7A200T-1FBG676C( LC数:215K、内蔵メモリ:13Mbit、DSPブロック:740個、CMT(PLL)数:10個、トランシーバ速度0.5G〜3.75Gbps)

内蔵メモリ(FIFO)アクセス速度max.388MHz、LVDS(DDR SERDES)950Mbps、PLL入力min10MHz

・ コンフィグデータのCRCエラー検出機能
・ コンフィグデータの暗号化機能
・ FPGA
温度検出機能

USB3.0 コントローラ

サイプレス社製 CYUSB3014   SuperSpeed/High Speed/Full Speed 対応
FPGAと32bitデータバス(100MHz)でインタフェースしています.

コンフィグROM 128MbitシリアルFlashROM (Quad I/O)) : 
ザイリンクス製JTAGダウンロードケーブル等でプログラムします.
コンフィグデータの暗号化機能をサポート.
サポートPLD ザイリンクス社製 CPLDシリーズ:
FPGAのコンフィグ機能をサポートします.ユーザが書き換えて利用することはできません.
メモリ(RAM)

24Gbit DDR3 : 8Gbitメモリ(マイクロン社製  MT41K1G8SN-125) を3面 搭載
3個のメモリに同時アクセスが可能.メモリ帯域 2GB/s (DDR3 1面当たり 667MB/s).
Vivado付属のDDR3制御IPを利用できます.

256KbitシリアルMRAM :3線SP(40MHz)I対応の不揮発性SRAM 
(エバースピン社 MR25H256CDC)
システム起動時、終了時にパラメータ値など小規模なデータを不揮発性データとして格納できます.

メモリ(ROM)

128MbitシリアルROM  SPI互換、Quad I/O対応.
FlashROM(NOR): 画像データの様な大規模データやデータ生成等で利用できる繰り返しデータなどを
保存しておくことができます.

電源

単一 +5V 外部給電. ユーザI/Oコネクタから+5V電源をボード外に出力できます.

FPGA未コンフィグ、USB3.0未接続の状態で 消費電流 :N/A
FPGA未コンフィグ、USB3.0接続の状態で 消費電流 :N/A
FPGAコンフィグ(DDR3アクセス)、USB3.0接続の状態で 消費電流 :N/A

電源ポート DCジャック(最大4A)、 2pin電源コネクタ(最大10A) 
USB3.0 ポート

USB3.0 MicroUSB Type-B  (USB3.0運用時、最大900mA/5V給電が可能です)
 ※ USB2.0 MicroBケーブル接続によりUSB2.0 HighSpeedでの運用もできます.

シリアルポート RS-232 1ch (FPGAから制御)
I2Cポート 2ch (FPGAから直接制御できません.ホストPCから制御します.)
ユーザI/O (高速コネクタ)

FPGAのIOピンと直結. 50Ω/100Ωインピーダンス整合済み.

・ DipSWにより1.2V〜3.3Vまで設定してシングルエンド信号として利用できるI/O: 152 本
   (内、2本がLEDにも接続)  この他ADC専用ピン2入力(差動) 
または
・ LVDS(差動)信号として72ch構成できます (全ch出力や入力に切り替え可能です).

ハンダ面に120ピン・コネクタ(メザニンコネクタ)を2個配置しています. コネクタ毎にIO電圧を個別設定できます.

ユーザI/O (GPIO)

3.3V仕様スルーホール(2.54mmピッチ)、FPGAのIOピンと直結. 8本.
50Ω/100Ωインピーダンス整合済み. 3.3V系LVDSとして max. 4ch構成可能.

トランシーバI/O 

FPGAのIOピンと直結。 50Ω/100Ωインピーダンス整合済み.
入力・出力それぞれ8ch、専用クロック入力ピン 2ch 

ユーザI/Oコネクタの一部に収容しています.オプションのCard-UNIV4により、極小BNCコネクタに変換できます.

外部接続用JTAGコネクタ JTAGポートを持つ外部システムとJTAGチェイン化ができます.5pin 1列ピンヘッダ(2.54mmピッチ)
JTAGは+1.8V系です.これ以外の電源系とチェイン化する場合は、電圧変換してください.
外部FPGAコンフィグ用
コネクタ
ヒロセ製DF14A-10P-1.25コネクタ(10ピン)に 外部FPGAコンフィグ用の制御線を収容.
※製品出荷時には外部コンフィグ機能を実装していません. 詳細はお問い合わせください.
スイッチ類 汎用ディップスイッチ 4bit、汎用タクトスイッチ 1個
表示器類(汎用) LED 8bit() 
水晶発振器

100MHz(FPGAオンチップPLLで可変可能)-DDR3用クロックも100MHz系で制御できます.
3.3V系LVDS 予備搭載エリア3個(内、1個はDDR3専用)、3,3V系CMOS 予備搭載エリア2個、
1.8V系 予備搭載エリア1個.


ソフトウェア構成
USB3.0 インタフェース
  1. USB3.0 仕様準拠
    (USBコントロール/バルク転送対応)、Super Speed/High Speed/Full Speed対応.
  2. バイナリレベルですべてのデータを提供、ユーザがUSB仕様に基づいてドライバやファームウエアを開発する必要がありません.
  3. 専用APIを提供しているので、USBプロトコルの知識が不要です.
  4. USB3.0の実効データ転送レートは、PC仕様に依存しますが、平均して約350MB/sの転送レートを実現することができます

    ルネサス社のUSB3.0ホストICを採用したUSB3.0ポートでは、上記性能より PC→ボード方向で約15%転送レートが低下します.PC←ボード方向では、約5%程度低下します.
    高速性を求める場合は、チップセット内蔵タイプのUSB3.0ポートをご用意ください.


    ・汎用USBデバイスドライバ(WinUSB)
    ・ファームウエア (バイナリ供給)
    ・アプリケーションソフト(オープンソース供給; ユーザカスタマイズが可能です)

USBファームウエアは、オンボードのシリアルROMにプログラムしています.ボードの機能向上の際には、USBファームウエア更新ユーティリティ"FirmWriter"を提供し、机上での簡単な操作でROMの書き換えが可能です.

対応OS、PC仕様
  • Windows 7 〜10 対応
  • Linux (Ubuntu12.10) 対応 (Windows版より30%程度低速になります)
  • USB3.0ポートを備えること
    (PCチップセット内にUSB3.0ホスト機能を内蔵するPC(USB3.0ネイティブ)で運用してください.PCIeバスに接続するIFカード等では性能が低下します.)
制御ソフトウエア
  • GUIベースの制御アプリケーション(RefApp7.exe)を標準添付しています.
    オープンソースのソフトウエアなので、カスタマイズも容易です.
    また、 インターネットから常に最新の制御ソフトを入手可能できます.
  • 制御ソフトウエアの機能は、こちらをご覧ください
  • コンフィグデータの暗号化機能

FPGA開発環境

ザイリンクスのWebサイトから無償の"Vivado WebPACK"をダウンロードし利用できます.
(※但し、FPGAサイズが160以下の場合です. FPGAにXC7K325Tを搭載する場合はVivado Design EditionまたはSystem Editionをご用意下さい.)


製品構成
AX-Card7M/20C1

XC7A200T-1FBG676C搭載 標準価格:\210,000 (税別)→キャンペーン価格198,000(税別)  

ボード付属品:ソフトウエアやハードウエア情報を収録したCD-ROM 1枚、 USB3.0ケーブル 1本、ACアダプタ 1個
搭載するFPGAを変更することで上記型番以外でも対応できますので、お気軽にお問い合わせください.


資料
技術データベース Smart-USBPlus/Sigama製品ページ (FAQ) をご覧下さい。 
1台のPCで複数台のボードを制御する方法
FPGAコンフィグデータの暗号化
ボード仕様書

AX-Card7M仕様書 (PDF:1.6MB)

アプリケーションノート

SUA017 USBインタフェースプロトコル概要(USB制御IC−FPGA間 仕様) (PDF:1.3MB)

USB関連資料 Smart-USB製品の概要(pps)、 Smart-USB製品の概要(PDF)

ボードオプション
 
専用コネクタ変換ボード #4
Card-UNIV4 コネクタ変換基板 #4
 

品名:コネクタ変換ボード #4 <型番: Card-UNIV4 >  価格: \20,000(税別)

KX-Card7ボードの高速コネクタを、30pinコネクタ6個に変換することができます. 一部のコネクタは差動配線しています.

トランシーバ・ポートは 8ch分のUMCコネクタ(極小BNC)に変換します.
SMAコネクタではMax.6.4Gbps、UMCコネクタではMax.4Gbpsで動作します.

  • SMA:Refクロック用 1ch
  • U.FLタイプ(UMC): Tx 8ch / Rx 8ch

ユニバーサルエリアは2.54mmピッチです.
LED、7セグ、スイッチ等はありません.

※'16.4月出荷分から、基板表面処理がフラックス処理からレベラー処理になります(画像はフラックス処理です).

 
リドライバ機能付きUSB3.0コネクタ


 

< リドライバ機能付きUSB3.0コネクタ >

型番 < PSI-3000 > 価格: \7,000 (税別)

ホストPCとはUSB Type-Bコネクタで接続します. KX-Card7とはUSB Type-Aコネクタで接続します.

筐体のフロントパネルやバックパネル等に取り付けて使用します.筐体内では最大3mのUSB3.0ケーブル取り回しが可能です.

基板サイズ:W34 x D47 (mm)


HSAD250D


 

品名 : 高速ADボード <型番 HSAD250D > 価格 \250,000(税別)

4ch 同時サンプリング可能な 250MSps 14bit AD変換ボードです.
FPGAとはJESD204Bインタフェースで接続します.
ボード仕様

AX-Card7M用サンプル回路を無償提供(カスタマイズするにはJESD204B-IPが必要です).

AD入力は各chすべて差動/シングルエンドが選択でき、AMP&LPF回路のある信号パスとトランスIFの信号パス(max.2Vpp)を選択して運用できます.

※AX-Card7M用のFPGA回路設計カスタマイズも承ります.

 

 


 

品名 : 高速ADボード < 型番:HSAD500 > 価格: \137,000 (税別)

500MSps 12bit AD変換ボードです.FPGAとはパラレルLVDSで接続します.

AD入力ポートは2系統あり、どちらもシングルエンドまたは差動入力(max.1Vpp)ができます.


 

 
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