全国产！全志A40iLogosFPGA核心板（4核ARMCortexA7）硬件说明

　　硬件资源
　　SOM-TLA40iF核心板板载ARM、FPGA、ROM、RAM、晶振、电源、LED等硬件资源，并通过B2B连接方式引出IO。核心板所有器件（包括B2B连接器）均采用国产工业级方案，国产化率100%。
　　图 1 核心板硬件框图
　　图 2
　　图 3
　　ARM
　　ARM型号为全志科技A40i，LFBGA封装，工作温度为-40°C~85°C，引脚数量为468个，尺寸为16mm*16mm。
　　A40i处理器架构如下：
　　表 1
　　A40i
　　4x ARM Cortex-A7，每核主频高达1.2GHz
　　GPU：Mali400 MP2，支持OpenGL ES 1.1/2.0、Open VG 1.1
　　Encoder：支持1080P@45fps H.264视频硬件编码
　　Decoder：支持1080P@45fps H.264视频硬件解码
　　图 4 A40i处理器功能框图
　　FPGA
　　FPGA型号兼容紫光同创PGL25G-6IMBG324（MBG324封装）、PGL50G-6IMBG324（MBG324封装），工作温度为-40°C~100°C，引脚数量为324个，尺寸为15mm*15mm 。
　　表 2
　　FPGA
　　紫光同创Logos PGL25G-6IMBG324
　　紫光同创Logos PGL50G-6IMBG324
　　ROM
　　64Mbit SPI FLASH
　　Logic Cells(LUT4)
　　27072
　　51360
　　Flip-Flops
　　33840
　　64200
　　DSP Slice
　　40(APM,Arithmetic Process Module)
　　84 (APM,Arithmetic Process Module)
　　Block RAM(18Kbit)
　　60
　　134
　　CMT
　　4(PLL)
　　5
　　IO
　　单端（1个），差分对（48对），共97个IO
　　LED
　　2x 用户可编程指示灯
　　1x DONE指示灯
　　图 5 Logos特性
　　ROM1.3.1 eMMC
　　核心板通过SMHC（主机控制器）连接至eMMC，使用SDC2总线，采用8bit数据线。eMMC型号兼容江波龙(Longsys)公司的FEMDRW008G-88A39(8GByte)、康盈(Kowin)公司的KAS0311D(8GByte)。 1.3.2 SPI FLASH
　　FPGA端通过SPI总线连接工业级SPI FLASH，型号为芯天下(XTX)公司的XT25F64FSSIGT(64Mbit)。ARM端通过SPI总线经过模拟开关切换后，亦可连接至SPI FLASH，实现固化FPGA端可执行程序的功能。 RAM
　　核心板通过专用SDRAM总线连接2片DDR3，分别采用16bit数据线，共32bit 。DDR3型号兼容紫光国芯(UniIC)公司的SCB13H4G160AF-11MI(512MByte)和SCB13H8G162BF-13KI(1GByte)、江波龙(Longsys)公司的F60C1A0004-M79W(512MByte)，支持DDR3-1152工作模式(576MHz) 。晶振
　　核心板采用2个工业级晶振Y1和Y2。Y1晶振时钟频率为32.768KHz，精度为±20ppm，Y2晶振时钟频率为24MHz，精度为±10ppm，为ARM端 提供系统时钟源。
　　核心板采用工业级晶振Y3。Y3晶振时钟频率为24MHz，精度为±20ppm，为FPGA端提供系统时钟源。电源
　　ARM端采用工业级PMIC电源管理芯片，满足系统的供电要求和CPU上电、掉电时序要求，核心板采用5V直流电源供电。
　　FPGA端采用分立电源输出1.2V及3.3V电源，满足FPGA端的供电要求，使用ARM端3.3V电源控制电源使能，分立电源采用5V直流电源供电。LED
　　核心板板载6个LED，其中LED0为电源指示灯，默认上电时点亮。LED1和LED2为ARM端用户可编程指示灯，分别对应PC17和PC18两个引脚，高电平点亮。LED3为FPGA端DONE指示灯，FPGA端加载可执行程序后点亮。LED4和LED5为FPGA端用户可编程指示灯，分别对应P15和P16两个引脚，高电平点亮。
　　图 6
　　图 7
　　图 8
　　B2B连接器
　　核心板采用爱特姆公司的4个工业级B2B连接器，共320pin，间距0.5mm，合高4.0mm。其中2个80pin公座B2B连接器，型号BTB050080-F1D08200，高度1.0mm。2个80pin母座B2B连接器，型号BTB050080-F1D08200，高度3.0mm。外设资源
　　核心板引出的ARM端主要外设资源及性能参数如下表所示。
　　表 3
　　外设资源
　　数量
　　性能参数
　　CSI
　　1CSI1：(CMOS sensor parallel interface)，支持720P@30fps；
　　备注： 在核心板内部，CSI0(16bit)已连接至FPGA，且未引出至B2B连接器
　　TVIN
　　4
　　CVBS输入，支持NTSC和PAL制式；
　　TVOUT
　　4
　　CVBS输出，支持NTSC和PAL制式；
　　RGB DISPALY
　　2
　　包含LCD0、LCD1输出，支持1080p@60fps；
　　LVDS DISPALY
　　2包含LVDS0、LVDS1输出，支持 1080p@60fps；
　　备注： LVDS0、LVDS1与LCD0(RGB DISPALY)引脚复用
　　MIPI DSI
　　1包含4个数据通道，支持1080p@60fps；
　　符合MIPI DSI V1.01和MIPI D-PHY V1.00；
　　HDMI OUT
　　1
　　HDMI 1.4规范，支持1080p@60fps；
　　SMHC
　　3支持SD3.0，SDIO2.0，MMC5.0；
　　SDC0：4位数据总线（推荐作为底板Micro SD功能）；
　　SDC1：4位数据总线；
　　SDC3：4位数据总线；
　　备注： 核心板板载eMMC已使用SDC2，且SDC2未引出至B2B引脚
　　TWI(I2C)
　　5TWI0~TWI4，支持标准模式(100Kbps)和高速模式(400Kbps)；
　　备注： 在核心板内部，TWI0已连接至FPGA、PMIC，同时引出至B2B连接器
　　SPI
　　3每路SPI支持2个片选信号；
　　时钟频率高达100MHz；
　　支持Master Mode、Slave Mode；
　　备注： 在核心板内部，SPI0(CE0)已连接至FPGA端SPI FLASH，SPI0(CE1)已连接至FPGA，且SPI0未引出至B2B连接器
　　UART
　　8支持4Mbps波特率；
　　支持硬件或软件流控；
　　TSC
　　2
　　可作为SPI(Synchronous Parallel Interface)或SSI(Synchronous Serial Interface)接口；
　　CIR
　　2
　　可通过红外线进行远程控制；
　　RTP
　　1
　　四线电阻触摸，12位SAR型A/D转换器，采样率2MHz；
　　USB OTG
　　1
　　USB2.0(USB0)，支持高速模式(480Mbps)、全速模式(12Mbps)、低速模式(1.5Mbps)；
　　USB HOST
　　2
　　USB2.0(USB1、USB2)，支持高速模式(480Mbps)、全速模式(12Mbps)、低速模式(1.5Mbps)；
　　I2S/PCM
　　2
　　全双工，采样率8KHz~192KHz；
　　AC97
　　1可变采样率AC97编解码器；
　　全双工，串行接口，采样率高达48KHz；
　　OWA
　　1
　　One Wire Audio，兼容S/PDIF协议；
　　Audio Codec
　　1包含2通道ADC，采样率8KHz~48KHz；
　　包含2通道DAC，采样率8KHz~192KHz；
　　包含2路单声道MIC IN、1路立体声LINE IN、1路立体声FM IN；包含1路差分PHONE OUT、1路立体声H/P(Headphone) OUT；
　　Ethernet
　　21路EMAC，支持MII PHY接口(10/100Mbps)；
　　1路GMAC，支持MII/RMII/RGMII PHY接口(10/100/1000Mbps)；
　　SATA
　　1
　　支持设备热插拔，支持3.0Gbps速率；
　　PS2
　　2
　　兼容IBM PS/2协议；
　　SCR
　　1Smart Card Reader，时钟速率可调；
　　支持ISO/IEC 7816-3和EMV2000(4.0)规范；
　　KEYADC
　　2多按键检测接口，6bit分辨率，输入电压范围为0~2V；
　　转换速率最高可达250Hz；
　　KEYPAD
　　1
　　8 x 8键盘矩阵接口；
　　PWM
　　8支持PWM输出、输入捕获，输出频率高达24/100MHz；
　　支持0~100%可调占空比；
　　JTAG
　　1支持边界扫描；
　　支持IEEE 1149.1和IEEE 1149.6标准。
　　备注： 核心板引出的FPGA端主要资源为BANK0、BANK2部分IO。引脚说明引脚排列
　　核心板B2B连接器分别为CON0A（母座，对应评估底板CON0A）、CON0B（公座，对应评估底板CON0B）、CON0C（母座，对应评估底板CON0C）、CON0D（公座，对应评估底板CON0D），引脚排列如下图所示。
　　图 9 核心板引脚排列示意图
　　电气特性工作环境
　　表 14
　　环境参数
　　最小值
　　典型值
　　最大值
　　工作温度
　　-40°C
　　/
　　85°C
　　存储温度
　　-50°C
　　/
　　90°C
　　工作湿度
　　35%（无凝露）
　　/
　　75%（无凝露）
　　存储湿度
　　35%（无凝露）
　　/
　　75%（无凝露）
　　工作电压
　　/
　　5.0V
　　/功耗测试
　　表 15
　　工作状态
　　电压典型值
　　电流典型值
　　功耗典型值
　　状态1
　　5.0V
　　0.21A
　　1.05W
　　状态2
　　5.0V
　　0.55A
　　2.75W
　　备注： 功耗基于TLA40iF-EVM评估板测得。测试数据与具体应用场景有关，仅供参考。
　　状态1： 系统启动，评估板不接入其他外接模块，ARM端不运行程序，FPGA端运行LED测试程序。
　　状态2： 系统启动，评估板不接入其他外接模块，ARM端运行DDR压力读写测试程序， 4个ARM Cortex-A7核心使用率约为100%，FPGA端运行IFD测试程序。 热成像图
　　核心板未安装散热片与风扇，在常温环境、自然散热、满负荷状态下稳定工作10min后，测得热成像图如下所示。其中红色测温点为最高温度点(64.3℃)，绿色测温点为最低温度点(28.8℃)，白色测温点为画面中心温度点(46.8℃)。
　　备注： 不同测试条件下结果会有所差异，数据仅供参考。
　　图 10
　　请参考如上测试结果，并根据实际情况合理选择散热方式。 机械尺寸
　　核心板主要硬件相关参数如下所示，仅供参考。
　　表 16
　　PCB尺寸
　　65mm*44mm
　　PCB层数
　　10层
　　元器件最高高度
　　2.0mm
　　PCB板厚
　　2.0mm
　　重量
　　19.8g
　　图 11
　　图 12
　　元器件最高高度：指核心板最高元器件水平面与PCB正面水平面的高度差。核心板最高元器件为电感(L1)。底板设计注意事项最小系统设计
　　基于SOM-TLA40iF核心板进行底板设计时，请务必满足最小系统设计要求，具体如下。电源设计说明VDD_5V_SOM
　　VDD_5V_SOM为核心板的主供电输入，电源功率建议参考评估板按最大10W进行设计，并且在靠近核心板电源输入端放置50uF左右的储能电容。
　　图 13
　　VDD_5V_MAIN & VDD_3V3_MAIN
　　VDD_5V_MAIN、VDD_3V3_MAIN为底板提供的外设电源。为使VDD_5V_MAIN、VDD_3V3_MAIN满足处理器的上电、掉电时序要求，推荐使用VDD_3V3_SOM_OUT来控制VDD_5V_MAIN和VDD_3V3_MAIN的电源使能。
　　图 14
　　系统启动配置
　　核心板内部L7/FEL已设计10K上拉电阻，设计系统启动配置电路时，请参考评估底板BOOT SET部分电路进行相关设计。当L7/FEL为高电平时，CPU会按顺序检测对应设备启动。
　　图 16系统复位信号
　　R24/AP-RESETn(PMIC_PWROK)
　　R24/AP-RESETn为CPU的复位输入引脚，同时与PMIC的复位输出PWROK相连，可用于输出控制外设接口的复位。该复位在VDD_3V3_SOM_OUT延迟60ms后拉高。当使用该复位作为其他外设复位信号时，需考虑外设电源与复位之间的时序是否满足要求。
　　图 17
　　PMIC_PWRON
　　PMIC_PWRON为PMIC的开关机控制 引脚，PMIC内部已上拉100K电阻到1.8V，默认情况请悬空处理。其他设计注意事项保留Micro SD卡接口
　　评估底板通过SDC0总线引出Micro SD接口，主要用于调试过程中使用Linux系统启动卡来启动系统，或批量生产时可基于Micro SD卡快速固化系统至eMMC，底板设计时建议保留此外设接口。保留UART0接口
　　评估底板将F23/PB23/UART0_RX和F22/PB22/UART0_TX引脚通过CH340T芯片引至Type-C接口，作为系统调试串口使用，底板设计时建议保留UART0作为系统调试串口。