Lemon ZYNQ 资料汇总（整理中）

包含Lemon Zynq 开发板的原理图，尺寸图，注意事项，及开发相关的一些资料。

Lemon ZYNQ主板可以不移植直接使用PYNQ官方的最新镜像

一、主板资源

• 主芯片：ZYNQ XC7Z020-CLG400
• 主板层数：8层（沉金工艺）
• DDR内存 : 256M x 16bit （512MB)
• FLASH : 128Mbits （16MB）（接PS端用于系统启动）
• TF插槽：microSD 插槽 （TF卡插槽，可用于系统启动）
• 时钟 : PS端：50M有源晶振 , PL端：125M有源晶振
• 网络： 一路千兆以太网（PS端）RTL8211F
• HDMI：一路HDMI接收端（输入），一路HDMI 源端口（输出）
• JTAG: 板子集成了 xilinx jtag 下载器部分功能(板载)
• USB: 板子自带USB2.0 PHY，可作USB HOST，或USB SLAVE
• 串口: 带一路USB-UART，连接至PS端（和JTAG下载器共用一个TYPE C口）
• 音频输入： 带 PDM 接口的麦克风（板载）
• 音频输出： PWM 驱动的双声道音频输出，带 3.5 毫米音频接插件
• 按键：4个按键（可编程） + 1个POR硬件复位按键
• LED：4个LED（绿色） + 2个RGB LED（彩色）
• 拨码开关：双路拨码开关（可编程） + 双路拨码开关（负责启动方式选择）
• 模拟IO： 6个单端（0-3.3V）模拟输入至芯片XADC，一路差分模拟输入（0-1.0V）至XADC
• 逻辑IO： 总共引出68个FPGA_IO,其中有32对（共64个IO）是以差分方式引出（差分线内等做了等长处理），有两个IO可作为I2C使用（带2.2K上拉电阻）
• 电源：主板可以通过TYPE C口（JTAG或 USB SLAVE）进行供电，或者用转接板通过排针给主板的VCC脚供上5V电源
  

硬件框图如下：

二、主板原理图，尺寸图等

Lemon 主板原理图如下 （最新更新 2024年9月22日）

尺寸图如下：

三、如需运行PYNQ镜像的注意事项

PYNQ（7020） 市面上总共有两款，PYNQ-Z1,和PYNQ-Z2。大家可能觉得Z2是Z1的升级版，其实并不是的，两款PYNQ其实不是同一个厂家出的，PYNQ-Z1出自Digilent ， 而PYNQ-Z2是Tui公司出的。两者在硬件上非常相似，仅在IO接口和音频方案上有所区别，在硬件上两者没有谁更好的区别，不过就软件层面来说很多大家熟知的FPGA 的IP都是出自digilent家的。

主板在硬件上与PYNQ-Z1靠齐，可以不移植直接使用PYNQ官方镜像。 但是主板在设计上也做了变更，详细变更如下：

1. PL部分的时钟变更： 因PYNQ的时钟是使用网络芯片的CLK_OUT输出的125M时钟，这样做的好处是在物料上可以更加节省成本，但是经反复测试以及网上PYNQ的反馈来看，这种方式产生的125M在网络PHY芯片RJ45端没有插入网线的时候，125M并不稳定。 所以我们的主板Lemon ZYNQ在设计上单独增加了一颗125M 的有源晶振。
2. 网络芯片变更： 网络芯片采用RTL8211F，变更成RTL8211F的原因是因为PYNQ-Z2与PYNQ-Z1（早期版本< F.0）所使用的RTL8211E传闻快要停产了（RTL8211E现有库存也一直在涨价），所以这里采用更新的RTL8211F来作为网络芯片使用。 值得注意的是Digilent 最新版本的PYNQ-Z1也同样变更成RTL8211F了对应PYNQ-Z1(F.0)版本。 但是Tui公司的PYNQ-Z2到目前为止仍然使用RTL8211E芯片，这里的区别大家注意一下（当不运行操作系统，裸奔写网络部分代码的时候寄存器配置有部分是不同的，这里后续会介绍到）。
3. 关于音频： 音频的设计上Lemon ZYNQ 参考的是PYNQ-Z1的输入 MIC+输出PWM方式，但是PYNQ-Z1的音频PWM输出是单声道的， 这里采用了双声道（多出来的声道占用了PYNQ-Z1 音频SD脚，即Lemon ZYNQ的音频输出是没有物理静音引脚的，不影响使用，但是在PYNQ镜像上仍然默认输出单声道，大家可自行尝试修改成双声道）。
4. USB 芯片： USB芯片采用的是USB3320C芯片， 而PYNQ-Z1与 PYNQ-Z2采用的是TI的TUSB1210BRHBx 芯片。 这里并不同，不影响使用。 并且Lemon ZYNQ 设计上额外增加支持USB-SLAVE模式。
5. FLASH芯片：同网络芯片变更的原因相同，这里FLASH 芯片也进行了更换使用了W25Q128JVSIQTR，与PYNQ-Z1（早期版本< F.0）和PYNQ-Z2版本所使用的FLASH 型号S25FL128SAGMFI00不同，但是和PYNQ-Z1(F.0)所使用的W25Q128JVSxM 属同个系列。(系统MAC地址是包含在FLASH安全寄存器中，需要使用读取安全寄存器 (48h) 命令从地址范围 [001000h;001005h] 中读取。传输字节顺序中的第一个字节位于最低地址，这部分会在后面提及)
6. 其他引出IO上略有不同，该部分的详情请根据自己实际的应用参考原理图部分(根据实际项目调整XDC即可)。

获取PYNQ映像文件（请选择PYNQ-Z1的映像文件）可参阅www.pynq.io 将映像文件下载并刷入 TF 卡，之后将TF卡插入Lemon ZYNQ主板的卡槽内，并将拨码方式设置为SD卡启动，之后再进行上电操作（已经上电的，可以在变更拨码开关后，按下主板上的POR硬件复位按键来进行重新启动）。

四、使用注意事项

1. Lemon ZYNQ板子上的USB SLAVE 和 USB HOST 是共用ZYNQ的USB资源的，所以同一时间只能使用一种功能（USB HOST 和USB SLAVE 不可同时外接设备，另当USB 功能作为HOST使用时如需要用USB SLAVE口为板子进行供电请接USB适配器而不是接电脑）。
2. 板子上的两个TYPE C接口都可为板子进行供电，板子排针上的VCC口也可以外接5V 为板子进行供电，USB和排针外接供电互不冲突（USB有二极管作电源防倒流保护），另外备注：部分台式机前面的USB口线损较大，如用台式机的USB供电出现不稳定的情况，请尝试连接台式机背后的USB口。
3. 部分笔记本和电脑的USB口输出电流限制在5V 500ma，这对于主板的运行已经足够了， 但如果主板需要外接模块，或者USB口外接功率较大的USB设备导致工作不稳定时，可以通过排针或者外接转接板单独为板子提供5V电源（排针的VCC脚）。另外外接USB设备或者模块时，建议先在断电情况下接好设备或模块，再对主板进行上电。
4. 排针上的VCC口可作为电源输入，也可作为电源输出。作为输入时：可外接5V电源（即通过转接板，或者底板为板子供电，如用杜邦线供电效果会差一些）。作为输出时：（没有外接5V电源，仅通过USB供电时）可以输出4.5-4.7V的电压（即主板为转接板供电）。
5. 板子上的 POR RST 是整个硬件的复位按钮 （优先级高于任何程序，只要此按键按下整个系统将根据BOOT启动方式重新启动）。

基于 Lemon ZYNQ 的PYNQ 开发 (Lemon ZYNQ可运行PYNQ官方镜像)

• 基于Lemon ZYNQ的PYNQ上手笔记 章节一 准备工作之PYNQ系统镜像的烧录
• 基于Lemon ZYNQ的PYNQ上手笔记 章节二 PYNQ系统的启动及网络的配置
• 基于Lemon ZYNQ的PYNQ上手笔记 章节三 通过Samba服务实现文件的共享传输
• 基于Lemon ZYNQ的PYNQ上手笔记 章节四 通过 ssh 远程登录pynq系统

关于主板

• Lemon Zynq 亚克力保护板图纸
• 关于7020芯片磨码的说明（首批采用XA7Z020车规级芯片 未磨码）
• ADB_ZD02-正点原子模块转接板（可连接摄像头及AD、DA等模块）附gerber文件可以直接打板

基于Lemon ZYNQ的FPGA实验

• 当遇到ZYNQ ，SDK debug失败报错的解决方法
• ZYNQ板PL部分程序添加复位信号的几种办法
• Vivado 2018.3 下载及安装
• Verilog 快速上手笔记
• Vivado 2019.2 以上带 vitis 版本的简单教程演示 （本文大多数例子都是基于2018.3创建的，所以本章节选看）

• 基于Lemon ZYNQ的FPGA实验一 用ZYNQ的PL资源点亮一个LED（完整图文）
• 基于Lemon ZYNQ的FPGA实验二  用ZYNQ的PL(FPGA)设计流水灯
• 基于Lemon ZYNQ的FPGA实验三 PL部分按键功能演示（IO输入功能）
• 基于Lemon ZYNQ的FPGA实验四 Vivado自带的仿真功能演示
• 基于Lemon ZYNQ的FPGA实验五 FPGA 硬件调试ILA功能的演示
• 基于Lemon ZYNQ的FPGA实验六 FPGA的VIO在线调试功能测试
• 基于Lemon ZYNQ的FPGA实验七 FPGA资源的PWM演示 
• 基于Lemon ZYNQ的FPGA实验八  FPGA片内资源MMCM/PLL 时钟模块的测试
• 基于Lemon ZYNQ的FPGA实验九  FPGA片内资源 BLOCK RAM IP核的使用

• PS端为PL端提供时钟部分可以参看PS的试验：
  • 基于Lemon ZYNQ的PS实验十六  通过PS部分来为PL逻辑提供时钟（做工程时的常用方法）
• PL端与PS端交互的部分可以参看下面三个PS实验:
  • 基于Lemon ZYNQ的PS实验十三 PS与PL数据交互之 PS访问PL端的reg 寄存器
  • 基于Lemon ZYNQ的PS实验十四 PS与PL数据交互之 PL（FPGA）读写 PS端DDR的实验
  • 基于Lemon ZYNQ的PS实验十五 PS与PL数据交互之 PS访问 PL端的BRAM资源实现PS与PL数据交互

基于Lemon ZYNQ的PS实验

• 基于Lemon ZYNQ的PS实验一 GPIO之用EMIO方式点亮LED（完整图文）
• 基于Lemon ZYNQ的PS实验二 GPIO之用AXI-GPIO方式点亮LED （完整图文）
• 基于Lemon ZYNQ的PS实验三  GPIO之按键功能演示（EMIO方式）
• 基于Lemon ZYNQ的PS实验四  外部中断实验
• 基于Lemon ZYNQ的PS实验五 定时器中断实验
• 基于Lemon ZYNQ的PS实验六 将程序固化至QSPI FLASH(FLASH启动)
• 基于Lemon ZYNQ的PS实验七 TF卡启动演示
• 基于Lemon ZYNQ的PS实验八 UART功能演示
• 基于Lemon ZYNQ的PS实验九 QSPI FLASH读写测试
• 基于Lemon ZYNQ的PS实验十 千兆网络模块初测（基于MIO）
• 基于Lemon ZYNQ的PS实验十一 USB slave功能测试（即ZYNQ模拟U盘的功能测试）
• 基于Lemon ZYNQ的PS实验十二 ZYNQ PS 端的双核AMP实验
• 基于Lemon ZYNQ的PS实验十三 PS与PL数据交互之 PS访问PL端的reg 寄存器
• 基于Lemon ZYNQ的PS实验十四 PS与PL数据交互之 PL（FPGA）读写 PS端DDR的实验
• 基于Lemon ZYNQ的PS实验十五 PS与PL数据交互之 PS访问 PL端的BRAM资源实现PS与PL数据交互
• 基于Lemon ZYNQ的PS实验十六  通过PS部分来为PL逻辑提供时钟（做工程时的常用方法）