產品描述
Digilent Zybo-Z7 是 Zybo FPGA 系列最新的產品 ，一款功能豐富的即用型軟體數位電路開發板，採用 Xilinx Zynq-7000 系列晶片，以 AP SoC架構為基礎，將雙核心 Cortex-A9 ARM 處理器與FPGA 緊密整合於同一晶片上。Zybo Z7 內建豐富的多媒體介面和連接週邊裝置，並內建 MIPI CSI-2（Camera Serial Interface）介面，可搭配鏡頭成為一組實用的嵌入式視覺應用方案，提供極高的傳輸率，降低延遲。
硬體介面說明
Zybo Z7 的硬體介面如下圖所示：
ZYNQ處理器
- 667 MHz雙核心Cortex-A9處理器
- 具有8個DMA通道的DDR3L記憶體控制器和4個高性能AXI3
- 高頻寬控制器：1G乙太網路，USB 2.0，SDIO
- 低頻寬控制器：SPI，UART，CAN，I2C
- 可從JTAG、Quad-SPI與microSD卡進行編輯
- 可程式設計邏輯等效於Artix-7 FPGA
儲存
- 支援32位元匯流排@1066 MHz的1GB DDR3
- 16 MB四路SPI快閃記憶體，含全球唯一的128位亂數和48位元EUI-48/64相容識別碼
- 支持microSD擴充
功率
USB和乙太網路
- 千兆乙太網路PHY
- USB-JTAG程式設計電路
- USB-UART
- USB 2.0 OTG PHY，支援主機和設備
音/視訊
- 相容 MIPI CSI-2的Pcam（鏡頭模組）介面
- HDMI高畫質輸入介面（Zybo Z7-10不支援CEC）
- 支援CEC的HDMI端（輸出）
- 支援立體聲耳機，立體聲輸入和麥克風插孔的音訊轉碼器
開關，按鈕和LED
- 6個按鈕（2個連接處理器）
- 4個滑動開關
- 5個LED（1個連接處理器）
- 1個RGB LED（Zybo Z7-10）
擴充功能
- Pmod連接埠：6個（Zybo Z7-20）/ 5個 (Zybo Z7-10）
- 8個處理器I/O
- FPGA I/O：40個（Zybo Z7-20）/ 32個（Zybo Z7-10）
- 支援 4 個類比 0-1.0V至XADC的差動對(differential pairs)
Zynq APSoC架構與配置
Zynq APSoC分為兩個不同的子系統：處理系統（PS）和可編程邏輯（PL）。下圖顯示了Zynq APSoC架構的概述，PS顏色為淺綠色，PL為黃色。請注意，Zynq-7020 或 Zynq-7010 設備上不提供 PCIe Gen2 控制器和千兆位收發器。
電源電路
Zybo Z7 電源電路經過精心設計，可滿足 Zynq-7000 和所有其他外接配備的要求，同時還提供靈活的輸入電源選項。 電源電路概述如下圖所示：
產品規格
Zybo Z7 提供 Zybo Z7-10 與 Z7-20 兩種不同的規格版本，兩種規格間的主要區別在於 Zynq AP SoC 內部 FPGA 的大小，Z7-20 的內部 FPGA 大約是Z7-10 的 3 倍。 此外，Zynq-7010 的 FPGA 連接 pin 腳數量略少於 Zynq-7020 ，所以 Zybo Z7-20 上某幾個功能在 Zybo Z7-10 上是無法使用的。此外，Zybo Z7-20包含一個散熱器，可在運行複雜的快速切換設計時消耗額外 FPGA 資源產生的額外熱量，但 Zybo Z7-10 則沒有配備散熱器。
兩種規格的差異如下表所示：
| |
Zybo Z7-10 |
Zybo Z7-20 |
| FPGA part |
XC7Z010-1CLG400C |
XC7Z020-1CLG400C |
| 1 MSPS On-chip ADC |
Yes |
Yes |
| Look-up Tables (LUTs) |
17,600 |
53,200 |
| Flip-flops |
35,200 |
106,400 |
| Block RAM |
270 KB |
630 KB |
| Clock Management Tiles |
2 |
4 |
| Available Shield I/O |
32 |
40 |
| Total Pmod Ports |
5 |
6 |
| Fan Connector |
No |
Yes |
| Zynq Heat Sink |
No |
Yes |
| HDMI CEC Support |
TX port only |
TX and RX ports |
| RGB LEDs |
1 |
2 |
如文章開頭所述，Zybo Z7 為 Zybo 系列的最新版本，新的 Zybo Z7 版本承繼了原有Zybo的優勢，並增強了部分的硬體功能。 兩者的差異在於：
- 用 HDMI 輸入替換了 VGA 輸出介面
- 轉換雙向 HDMI 介面為簡單輸出
- 固定 HDMI 監視器後備電源問題
- 增加 1 個支援 MIPI CSI-2 的 Pcam 介面，用於連接相機感測器模組
- 處理器速度提高到 667 MHz，DDR速度提高到 1066 MHz
- DDR 容量從 512 MB 增加到 1 GB
- 將 DDR3 更改為 DDR3L 可降低功耗
- 增加 RGB LED
- 提供較大的 Zynq-7000 FPGA 供有需要的使用者選購
- 由 Digilent 提供的具備 reVISION 功能的 SDSoC 平台
小提醒 l 更詳細的 Zybo、Zybo Z7-10、Zybo Z7-20 硬體規格比較，請參考 Zybo Z7 Migration Guide。
嵌入式視覺應用
Digilent 將 Zybo Z7 結合 Pcam 5C (500萬畫素彩色鏡頭模組) ，發展了嵌入式視覺應用的套組。 視訊數據從 Pcam 接收，透過 HDMI（TX）介面輸出。 可支援支解析度包括 1080p@30Hz 與 720p@60Hz，所提供的檔案格式為 RAW。 因為所使用的是 Onivision OV5640 感測器的 MIPI CSI-2 介面，所以此套組也擁有 OV5640 的影像處理功能，包括自動白平衡、不佳像素去除、自動曝光控制（AEC）、自動50 / 60Hz亮度檢測等。 搭配 Zybo Z7 的處理器使用後，可達到極低的延遲，並有去除馬賽克與 Gamma 校正的功能。
閱讀更多 l 關於此嵌入式視覺組合，更詳細的內容，請參閱 Zybo Z7 Pcam 5C Demo
購買 l Pcam 5C: 5 MP Fixed Focus Color Camera Module (SKU:410-358)
Zybo Z7 嵌入式視覺套裝實際應用情形
Xilinx 大學計畫合作夥伴
DIGILENT是 Xilinx 大學計畫（Xilinx University Program, XUP）的積極合作夥伴。以 Xilinx FPGA 與 Zynq SoC 技術為基礎，開發多種 IC Design 教學使用的板卡與週邊硬體，支援 Vivado 進行數位設計，並以相對親民的售價，使研究者可用較低的成本取得進行教學研究。Zybo Z7還可用於 Xilinx 的 SDSoC 環境，允許您在完全 C/C++ 環境中輕鬆設計 FPGA 加速程序與 video pipelines 。 Digilent 將在不久的將來發佈支援 Linux和 OpenCV 的平台。
台灣購買 l 和澄科技為 DIGILENT 美國原廠於台灣之授權代理商，銷售所有 DIGILENT 產品，並提供線上購買與技術支援服務。
支援Vivado l DIGILENT 的 FPGA 板支援 Vivado 的 HL WebPack 版本 (下載) ，非HL Design 版本。WebPack 版本為免費服務，不需授權文件，並可安裝於多台電腦上。
注意 l 由於 Zybo Z7-10 中的 FPGA 較小，僅含基本的視訊處理功能，高階視訊處理請使用 Zybo Z7-20。
產品限制 l 關於 Zybo Z7 的產品限制請參考 Zybo Z7 Reference Manual (最下面)。
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