项目说明

      初衷是参加电赛带来的，淘宝上很多ZYNQ ADC DAC DDS PLL都比较贵，而且质量并不好，在经过暑假参加电赛并拿到国一后，就积累了不少模块如170MSPSADC、210MSPSDAC、1.6GSPS 16bit DAC、9GHz PLL、500MSPS 12bit ADC等模块，并且最近成功自制了ZYNQ7020的核心板，（我看oshwhub上还没有ZYNQ7020的开源)，各种模块和ZYNQ都以便宜、用料足、性能好为目标，整理整理趁着星火计划全部开源！（PS：这只是开始）

     这次的工程给大家带来的就是成本最低仅需90元的ZYNQ7020核心板！（某宝zynq7020芯片 45.4元，PCB嘉立创免费6层板样板，真的很香）

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开源协议

未经作者允许，禁止商用。转载或引用需注明原作者与工程链接

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项目相关功能

    资源介绍：

      （1）ZYNQ7020/7010核心板：板载1片DDR3，QSPI FLASH，SD卡转接芯片，UART串口转USB，PS时钟33.3333Mhz（不建议更换频率），PL时钟50Mhz（可自行更换其他频率）。另有1个USER LED（L14）一个RGBLED（T16）。PL资源为66个（33对）差分等长IO，默认电压为3.3V。

      （2）170MSPS 12bit ADC：基于Linear LTC2220 ，最高采样率可达170M，12bit。模拟前端为ADA4937超低失真差分ADC驱动器，-3dB带宽为1.9Ghz。输入阻抗为50Ω，增益为2（可自行更改）。板载电源管理，使用超低噪声超高PSRRLDO，并使用穿心电容滤波，输入为5V 2510接口。

      （3）210MSPS 14bit DAC：基于ADI AD9744 ，最高采样率可达210M，14bit。后端为ADA4891 or TPH2501。增益可自行更改，带宽为50Mhz，输出幅值为±2.5V，输出阻抗50Ω。板载电源管理，使用超低噪声超高PSRR LDO进行DAC的模拟和数字供电，板载单转正负压模块，可输出±2.5V，并使用穿心电容滤波，输入为单5V 2510接口。

      （4）集成 VCO 的 9.8GHz 宽带PLL：基于TI LMX2592，输出频率范围为20Mhz-9.8Ghz，支持分数 N 和整数 N 模式，具有一个 32 位分数分频器，支持选择合适的频率。可编程相位调整,可编程电荷泵电流,可编程输出功率水平。双通道输出，输出阻抗50Ω。可采用板载温补晶振参考源或锁定外部参考输入，输入时钟频率高达 1400MHz。板载电源管理，使用超低噪声超高PSRRLDO，并使用穿心电容滤波，输入为5V 2510接口。

      （5）500MSPS 12bit ADC：基于ADI AD9434，最高采样率可达500M（DDR），12bit。模拟前端为LMH6521高性能双通道 DVGA，-3dB带宽为1.2Ghz。输入阻抗为50Ω，程控增益，动态范围为31.5dB，步长为 0.5dB。接口采用1.8V LVDS。板载电源管理，使用一体式DCDC及超低噪声超高PSRRLDO，并使用穿心电容滤波，输入为5V 2510接口。

      （6）1600MSPS 16bit DAC：基于ADI AD9142，最高采样率可达1.6G（DDR），16bit。双通道输出，内置NCO，正交调制器，锁相环。接口采用1.8V LVDS。板载电源管理，使用一体式DCDC及超低噪声超高PSRRLDO，并使用穿心电容滤波，输入为5V 2510接口。

项目属性

本项目为首次公开，为本人原创项目。项目未曾在别的比赛中获奖。

 

项目进度

    (一)ZYNQ7020核心板：

       （1）ZYNQ芯片：正常工作，VIVADO正常连接：

       （2）板载UART转USB：正常工作，打印HELLO

（3）DRAM DDR3测试：正常工作，0错误：

（4）程序固化测试：正常固化，正常启动：

  至此，ZYNQ7020核心板完全过测，可正常使用。

    (二)各射频模块：

      （1）170MSPS 12bit ADC：正常工作 如图为采集10Mhz信号的波形，SNR可达到61.3dB。

      （2）210MSPS 14bit DAC：正常工作 如图为输出基带信号为三角波的 100%AM调制信号

      （3）集成 VCO 的 9.8GHz 宽带PLL：正常工作 如图为输出7Ghz

      （4）500MSPS 12bit ADC：正常工作 如图为采样信号

      （5）1600MSPS 16bit DAC：正常工作

 

设计说明

       一、ZYNQ7020核心板：

          （1）供电部分：供电采用TPS82130集成电感的DCDC转换器，最大可输出3A电流。四路供电，电压分别为1.0V、1.5V、1.8V、3.3V，输出使用穿心电容滤波。输入为5V，上电顺序为1.0→1.8→1.5→3.3 。

          （2）DDR3：DDR3采用镁光的单片MT41K256M16

          （3）FLASH：QSPI FLASH采用W25Q256JVEIQ(或W25Q128JVEIQ)

          （4）SD卡转接器：SD卡转接器采用TI的TXS02612RTWR

          （5）时钟：PS采用33.3333MHZ 20ppm有源晶振，PL采用50Mhz 20ppm有源晶振。

          （6）UART转USB：采用国产WCH的CH343p芯片，支持 115200bps 及以下通讯波特率的自动识别和动态自适应。

          （7）USER LED：L14链接为一个0603单色LED，T16连接为WS2812b RGBLED（驱动见附件）。

          （8）板对板连接器IO资源：PL资源为66个（33对）差分等长IO，默认电压为3.3V。PS端引出了SD卡、JTAG，其余引脚如有需要可以通过EMIO使用PL引脚资源实现。

          （9）启动方式选择：提供了3种启动方式，分别为JTAG启动、QSPI FLASH启动、SD卡启动。更改可通过核心板上的拨码开关实现：

                                                  

启动方式	开关1	开关2
JTAG启动：	ON	ON
QSPI FLASH启动：	ON	OFF
SD卡启动：	OFF	OFF

          （10）ZYNQ芯片型号：可选择xc7z020-1clg400、xc7z020-2clg400、xc7z010-1clg400、xc7z010-2clg400。

 

软件说明

（1）zynq7020部分给出 LTC2220 AD9744 LMX2592的驱动工程 见附件，VIVADO版本为2022.1版

（2）AD9434的驱动工程为zynq7035（转接板见我的2023国赛D题开源工程）见附件，VIVADO版本为2022.1版

（3）AD9142的驱动工程为zynq Ultrasale +MPSOC XCZU3EG（接口定义与AD9434相同）见附件，VIVADO版本为2022.1版

实物展示

 

设计注意事项

            （一）焊接zynq核心板时建议现焊接好电源，测试电源电压正常，启动顺序正常之后再焊接穿心电容以及其他芯片，防止芯片因电源不正常而损坏。

            （二）焊接zynq芯片（BGA）及DDR3（BGA）时，我的焊接方法是风枪摘掉前端的风嘴，370度，风速3.5格，约2-3分钟后，zynq芯片可用镊子轻微推动，感觉Q弹时即焊接完成。（切勿大尺寸拨动，会导致BGA焊盘短路！！）

            （三）焊接顺序建议：电源-BGA芯片-正面外围电路-反面电容电阻-各连接器。

            （四）焊接方式建议：正面除BGA芯片我通过加热台焊接（见我的便携加热台开源工程），BGA芯片及反面容阻通过风枪焊接。

            （五）焊接完成后可通过烧录附件中的ZYNQ+RGBLED测试程序验证。

            （六）核心板PL端IO为差分等长引出，默认BANK电压为3.3V，如需要可自行更改。

            （七）核心板再typec的后方有一个0603电阻位（R83），此电阻选择是否通过typec接口供电，如不需要，不要焊接。

工程附件说明：

            （一）附件为ZYNQ7020核心板从板载QSPI FLASH中启动RGBLED测试程序的演示视频。

            （二）由于上传50M限制，详细的测试和演示视频将会发在B站【开源】ZYNQ7020核心板及各种ADDA射频模块。

            （三）各模块测试程序：ZYNQ7020及各种模块测试程序。提取码：55xj（百度网盘）