2024年10月22日发(作者：葛鸿德)
XSSA30-U213-V1开发板
数据手册
西安智多晶微电子有限公司 XIAN Intelligence Silicon Technology
西安市高新区科技二路72号西安软件园西岳阁102室 邮编710075
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文档修订历史
日期
2021.10
版本
1.0
首次发布。
修订内容
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XSSA30-U213-V1开发板手册
目录
1 开发板简介............................................................................................................................................ 3
1.1
概述 ........................................................................................................................................ 4
1.2
特点 ........................................................................................................................................ 4
2 开发板框图............................................................................................................................................ 5
3 开发板引脚分配................................................................................................................................... .6
3.1
时钟引脚 ............................................................................................................................... .6
3.2
以太网接口 ........................................................................................................................... .7
3.3
HDMI
TX接口 .......................................................................................................................... 9
3.4
SD卡接口.............................................................................................................................. 11
3.5
EEPROM存储芯片 ............................................................................................................... 11
3.6
摄像头接口 .......................................................................................................................... 11
3.7
USB转串口 ........................................................................................................................... 13
3.8
按键 ...................................................................................................................................... 14
3.9
LED指示灯 ............................................................................................................................ 14
3.10
40P牛角插座...................................................................................................................... 14
2021/10 II
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1． 开发板简介
1.1 概述：
为了更好让客户评估智多晶28nm 30K逻辑FPGA 芯片，我们设计了一款可用于前期评
估和移植验证的平台，该开发板的核心器件是西安智多晶的
SA5Z-30-D1-8U213
，基于低功
耗28nm CMOS铜工艺，可用于工业控制、视频接口处理等领域客户的前期评估。
开发板具有丰富的硬件资源和外围接口，秉承简洁、 实用、可靠的设计原则，旨在引导广
大客户快速熟悉智多晶的28nm产品，对于有国产化需求的客户和在校大学生需要熟悉国产
FPGA的，那么此开发板是一个非常合适的验证平台。
1.2 特点：
* 智多晶28nm FPGA芯片： SA5Z-30-D1-8U213C
* LUT6结构，等效逻辑单元 ：30000
* BRAM ： 1242Kbit
* DSP 18*18 ： 46
* PLL ： 2
* DDR2硬核控制器 ： 1
* MCU硬核 ： 1
* 最大差分LVDS ： 36（对）
* LVDS接口速率可达1.6Gbps
* Fmax最高可达500MHz
* 片内AES加密模块
* 合封DDR2-SDRAM，容量128Mbit，速度可达800Mbps
* 硬核MCU最高可跑250MHz
* FLASH芯片：16Mb SPI
* SD卡读写接口
* EEPROM存储芯片
* 以太网PHY：10/100/1000Mbps
* 摄像头模组接口，可接OV5640等模组
* HDMI输出，SiI9134，可支持1080P输出
* 通信接口：USB-UART
* 用户接口：GPIO、button、LED
* 标准40P 2.54牛角插座
* JTAG烧录与调试接口
* DC-12V供电
* 板卡尺寸大小： 127mm * 100mm
2. 开发板框图
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图2.1 开发板实物图
图2.2 开发板原理框图
注：开发板的时钟输入有3路：分别是TCXO 27MHz、TCXO 25MHz和以太网PHY输出的25MHz
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3. 板卡引脚分配
3.1时钟引脚
信号名称
FPGA_CLK1
FPGA_CLK2
CLK_25M_PHY
FPGA引脚
N2
A4
H13
表3.1 时钟引脚描述
注：
1）三路时钟均连接到FPGA专用Clock属性的引脚，其中27MHz可用于视频处理应用时的参考时钟，例
如74.25MHz（720P）和148.5MHz（1080P）都可由PLL倍频出来。
2）25MHz时钟可用于常规的时钟输入应用，也可作为DDR2控制器的参考时钟。
3）以太网PHY芯片输出的25MHz时钟，也拉到FPGA上，当需要做相关以太网应用设计时，可以用此时
钟做参考源。
描述
来自TCXO晶振27MHz时钟
来自TCXO晶振25MHz时钟
来自以太网PHY输出的时钟
3.2 以太网接口
以太网PHY芯片采用AR8035，支持三速以太网，无需配置。与FPGA连接的IO如下：
信号名称
PHY_RXD3
PHY_RXD2
PHY_RXD1
PHY_RXD0
PHY_RX_DV
PHY_RX_CLK
PHY_TXD3
PHY_TXD2
PHY_TXD1
PHY_TXD0
PHY_TXEN
FPGA引脚
C9
E10
D10
D11
C11
C12
C10
B10
B9
A9
E11
描述
PHY RGMII RX接口
PHY RGMII RX接口
PHY RGMII RX接口
PHY RGMII RX接口
PHY RGMII RX接口
PHY RX端时钟
PHY RGMII TX接口
PHY RGMII TX接口
PHY RGMII TX接口
PHY RGMII TX接口
PHY RGMII TX接口
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PHY_GTX_CLK
PHY_MDC
PHY_MDIO
B13
A11
B11
表3.2 以太网PHY接口描述
注： PHY与FPGA是RGMII接口，数据只有4根线，双沿采样
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PHY TX端时钟
PHY配置接口
PHY配置接口
3.3 HDMI TX端接口
HDMI TX用SiI9134，并行TTL电平接口，支持1080P@60输出，与FPGA的接口如下：
信号名称
HDMI_D35
HDMI_D34
HDMI_D33
HDMI_D32
HDMI_D31
HDMI_D30
HDMI_D29
HDMI_D28
HDMI_D27
HDMI_D26
HDMI_D25
HDMI_D24
HDMI_D23
HDMI_D22
HDMI_D21
HDMI_D20
HDMI_D19
FPGA引脚
L3
K4
J3
J4
J5
J6
G6
G5
G3
F6
F5
E4
E5
D4
B2
D5
C4
描述
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
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HDMI_D18
HDMI_D17
HDMI_D16
HDMI_D15
HDMI_D14
HDMI_D13
HDMI_D12
HDMI_D11
HDMI_D10
HDMI_D9
HDMI_D8
HDMI_D7
HDMI_D6
HDMI_D5
HDMI_D4
HDMI_D3
HDMI_D2
HDMI_D1
HDMI_D0
IDCK
DE
HS
VS
HDMI_RST
E6
N1
M2
L2
K3
K2
J2
J1
H3
H2
D6
E7
A2
B3
A3
B4
G10
B5
A5
C5
B7
A7
C8
E9
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TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
像素时钟
数据有效信号
行同步
场同步
复位
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CSDA
CSCL
C6
B6
表3.3 HDMI接口描述
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I2C配置接口
I2C配置接口
注：SiI9134的36根视频信号线都拉到FPGA上，用户可以根据配置来决定采用RGB接口或Ycbcr接口、
8/10/12bit信号位宽等，具体可参考芯片手册。
3.4 SD卡接口
SD卡接口采用TF卡小尺寸插槽，支持SPI模式，其原理图如下所示：
图3.4 SD卡槽接口原理图
信号名称
SD_DAT3
SD_DAT2
SD_DAT1
SD_DAT0
SD_CMD
SD_CLK
SD_CD
FPGA引脚
K6
L6
N3
K5
N5
M4
L5
表3.4 SD卡槽引脚描述
3.5 EEPROM存储芯片
EEPROM存储芯片是BL24C08，I2C接口，8Kbit存储容量，速率400KHz以内。IO引脚信
息如下：
信号名称 FPGA引脚 描述
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EPR_SCL
EPR_SDA
EPR_WP
P15
R15
N14
表3.5 EEPROM引脚描述
注：要正常写操作的时候，写保护必须拉低才可以
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I2C 时钟脚
I2C 数据脚
芯片写保护
3.6 摄像头接口
板卡提供2个摄像头模组接口，用户可以直接用OV5640或其他OV模组，若不接摄像头，
就可以当做GPIO接口来使用，接口如下：
图3.6 摄像头接口原理图
信号名称
CMOS_SCL
CMOS_SDA
CMOS_PCLK
CMOS_XCLK
CMOS_VSYNC
CMOS_PHREF
CMOS_RESET
CMOS_PWDN
FPGA引脚
P3
R2
N10
P10
R3
P6
P9
R9
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描述
I2C时钟脚
I2C数据脚
像素时钟
参考时钟
同步信号
同步信号
复位信号
PWDN控制
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CMOS_D7
CMOS_D6
CMOS_D5
CMOS_D4
CMOS_D3
CMOS_D2
CMOS_D1
CMOS_D0
R5
P5
N8
R7
R4
P4
R8
P7
表3.61 摄像头接口P2描述
信号名称
IO_P4_3
IO_P4_4
IO_P4_5
IO_P4_6
IO_P4_7
IO_P4_8
IO_P4_9
IO_P4_10
IO_P4_11
IO_P4_12
IO_P4_13
IO_P4_14
IO_P4_15
IO_P4_16
IO_P4_17
IO_P4_18
FPGA引脚
N7
L7
N9
K9
K10
L9
M10
L10
N11
M11
L11
N12
M12
M13
L13
L14
图3.62 摄像头接口P4描述
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像素数据
像素数据
像素数据
像素数据
像素数据
像素数据
像素数据
像素数据
描述
DIFF_TX_T24P
DIFF_TX_C24N
DIFF_TX_T16P
DIFF_TX_T22P
DIFF_TX_C16N
DIFF_TX_C22N
DIFF_TX_T30P
DIFF_TX_C30N
DIFF_TX_T32P
DIFF_TX_C32N
注：IO_P4_3~ IO_P4_18，既可以当普通GPIO使用，且其中有5对True LVDS差分输出
3.7 USB转串口
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USB转串芯片用CH330/340，原理图连接如下：
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图3.7 USB转串原理图
信号名称
USB_RXD
USB_TXD
FPGA引脚
P12
R12
表3.7 UART接口描述
3.8 按键
板上设计有4个按键开关，SW1~SW4，默认高电平，按下表示低电平。
描述
串口输入
串口输出
图3.8 按键开关原理图
信号名称 FPGA引脚 描述
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SW1
SW2
SW3
SW4
L15
M15
R11
P11
表3.8 按键开关接口描述
3.9 LED指示灯
板上带有4个LED灯，可供用户做点灯指示，低电平灯亮
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按键开关1
按键开关2
按键开关3
按键开关4
图3.9 LED指示灯原理图
信号名称
FPGA_LED1
FPGA_LED2
FPGA_LED3
FPGA_LED4
FPGA引脚
P14
R14
P13
R13
表3.9 LED灯接口描述
3.10 40P牛角插座
板上带有一个标准的40P 2.54mm牛角插座，其连接图如下所示：
描述
LED 灯，低电平亮
LED 灯，低电平亮
LED 灯，低电平亮
LED 灯，低电平亮
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图3.10 40P插座原理图
信号名称
IO_P3_1P
IO_P3_1N
IO_P3_2P
IO_P3_2N
IO_P3_3P
IO_P3_3N
IO_P3_4P
IO_P3_4N
IO_P3_5P
IO_P3_5N
IO_P3_6P
IO_P3_6N
IO_P3_7P
IO_P3_7N
IO_P3_8P
IO_P3_8N
IO_P3_9P
FPGA引脚
H14
J15
G14
H15
F14
G15
J13
K13
E13
E14
E15
D15
G12
F13
D12
C14
C15
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IO_P3_9N
IO_P3_10P
IO_P3_10N
IO_P3_11P
IO_P3_11N
IO_P3_25
IO_P3_26
IO_P3_27
IO_P3_28
IO_P3_29
IO_P3_30
IO_P3_31
IO_P3_32
IO_P3_33
IO_P3_34
IO_P3_35
IO_P3_36
D14
B14
B15
A14
A15
J14
K14
H11
J11
G11
G13
F12
F10
E12
F11
B12
A13
表3.10 40P插座引脚描述
版权所有©2020 西安智多晶微电子有限公司
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1 开发板简介............................................................................................................................................ 3
1.1
概述 ........................................................................................................................................ 4
1.2
特点 ........................................................................................................................................ 4
2 开发板框图............................................................................................................................................ 5
3 开发板引脚分配................................................................................................................................... .6
3.1
时钟引脚 ............................................................................................................................... .6
3.2
以太网接口 ........................................................................................................................... .7
3.3
HDMI
TX接口 .......................................................................................................................... 9
3.4
SD卡接口.............................................................................................................................. 11
3.5
EEPROM存储芯片 ............................................................................................................... 11
3.6
摄像头接口 .......................................................................................................................... 11
3.7
USB转串口 ........................................................................................................................... 13
3.8
按键 ...................................................................................................................................... 14
3.9
LED指示灯 ............................................................................................................................ 14
3.10
40P牛角插座...................................................................................................................... 14
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1． 开发板简介
1.1 概述：
为了更好让客户评估智多晶28nm 30K逻辑FPGA 芯片，我们设计了一款可用于前期评
估和移植验证的平台，该开发板的核心器件是西安智多晶的
SA5Z-30-D1-8U213
，基于低功
耗28nm CMOS铜工艺，可用于工业控制、视频接口处理等领域客户的前期评估。
开发板具有丰富的硬件资源和外围接口，秉承简洁、 实用、可靠的设计原则，旨在引导广
大客户快速熟悉智多晶的28nm产品，对于有国产化需求的客户和在校大学生需要熟悉国产
FPGA的，那么此开发板是一个非常合适的验证平台。
1.2 特点：
* 智多晶28nm FPGA芯片： SA5Z-30-D1-8U213C
* LUT6结构，等效逻辑单元 ：30000
* BRAM ： 1242Kbit
* DSP 18*18 ： 46
* PLL ： 2
* DDR2硬核控制器 ： 1
* MCU硬核 ： 1
* 最大差分LVDS ： 36（对）
* LVDS接口速率可达1.6Gbps
* Fmax最高可达500MHz
* 片内AES加密模块
* 合封DDR2-SDRAM，容量128Mbit，速度可达800Mbps
* 硬核MCU最高可跑250MHz
* FLASH芯片：16Mb SPI
* SD卡读写接口
* EEPROM存储芯片
* 以太网PHY：10/100/1000Mbps
* 摄像头模组接口，可接OV5640等模组
* HDMI输出，SiI9134，可支持1080P输出
* 通信接口：USB-UART
* 用户接口：GPIO、button、LED
* 标准40P 2.54牛角插座
* JTAG烧录与调试接口
* DC-12V供电
* 板卡尺寸大小： 127mm * 100mm
2. 开发板框图
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图2.2 开发板原理框图
注：开发板的时钟输入有3路：分别是TCXO 27MHz、TCXO 25MHz和以太网PHY输出的25MHz
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3. 板卡引脚分配
3.1时钟引脚
信号名称
FPGA_CLK1
FPGA_CLK2
CLK_25M_PHY
FPGA引脚
N2
A4
H13
表3.1 时钟引脚描述
注：
1）三路时钟均连接到FPGA专用Clock属性的引脚，其中27MHz可用于视频处理应用时的参考时钟，例
如74.25MHz（720P）和148.5MHz（1080P）都可由PLL倍频出来。
2）25MHz时钟可用于常规的时钟输入应用，也可作为DDR2控制器的参考时钟。
3）以太网PHY芯片输出的25MHz时钟，也拉到FPGA上，当需要做相关以太网应用设计时，可以用此时
钟做参考源。
描述
来自TCXO晶振27MHz时钟
来自TCXO晶振25MHz时钟
来自以太网PHY输出的时钟
3.2 以太网接口
以太网PHY芯片采用AR8035，支持三速以太网，无需配置。与FPGA连接的IO如下：
信号名称
PHY_RXD3
PHY_RXD2
PHY_RXD1
PHY_RXD0
PHY_RX_DV
PHY_RX_CLK
PHY_TXD3
PHY_TXD2
PHY_TXD1
PHY_TXD0
PHY_TXEN
FPGA引脚
C9
E10
D10
D11
C11
C12
C10
B10
B9
A9
E11
描述
PHY RGMII RX接口
PHY RGMII RX接口
PHY RGMII RX接口
PHY RGMII RX接口
PHY RGMII RX接口
PHY RX端时钟
PHY RGMII TX接口
PHY RGMII TX接口
PHY RGMII TX接口
PHY RGMII TX接口
PHY RGMII TX接口
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PHY_GTX_CLK
PHY_MDC
PHY_MDIO
B13
A11
B11
表3.2 以太网PHY接口描述
注： PHY与FPGA是RGMII接口，数据只有4根线，双沿采样
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PHY TX端时钟
PHY配置接口
PHY配置接口
3.3 HDMI TX端接口
HDMI TX用SiI9134，并行TTL电平接口，支持1080P@60输出，与FPGA的接口如下：
信号名称
HDMI_D35
HDMI_D34
HDMI_D33
HDMI_D32
HDMI_D31
HDMI_D30
HDMI_D29
HDMI_D28
HDMI_D27
HDMI_D26
HDMI_D25
HDMI_D24
HDMI_D23
HDMI_D22
HDMI_D21
HDMI_D20
HDMI_D19
FPGA引脚
L3
K4
J3
J4
J5
J6
G6
G5
G3
F6
F5
E4
E5
D4
B2
D5
C4
描述
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
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HDMI_D18
HDMI_D17
HDMI_D16
HDMI_D15
HDMI_D14
HDMI_D13
HDMI_D12
HDMI_D11
HDMI_D10
HDMI_D9
HDMI_D8
HDMI_D7
HDMI_D6
HDMI_D5
HDMI_D4
HDMI_D3
HDMI_D2
HDMI_D1
HDMI_D0
IDCK
DE
HS
VS
HDMI_RST
E6
N1
M2
L2
K3
K2
J2
J1
H3
H2
D6
E7
A2
B3
A3
B4
G10
B5
A5
C5
B7
A7
C8
E9
XSSA30-U213-V1开发板手册
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
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TTL视频数据接口
TTL视频数据接口
像素时钟
数据有效信号
行同步
场同步
复位
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CSDA
CSCL
C6
B6
表3.3 HDMI接口描述
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I2C配置接口
I2C配置接口
注：SiI9134的36根视频信号线都拉到FPGA上，用户可以根据配置来决定采用RGB接口或Ycbcr接口、
8/10/12bit信号位宽等，具体可参考芯片手册。
3.4 SD卡接口
SD卡接口采用TF卡小尺寸插槽，支持SPI模式，其原理图如下所示：
图3.4 SD卡槽接口原理图
信号名称
SD_DAT3
SD_DAT2
SD_DAT1
SD_DAT0
SD_CMD
SD_CLK
SD_CD
FPGA引脚
K6
L6
N3
K5
N5
M4
L5
表3.4 SD卡槽引脚描述
3.5 EEPROM存储芯片
EEPROM存储芯片是BL24C08，I2C接口，8Kbit存储容量，速率400KHz以内。IO引脚信
息如下：
信号名称 FPGA引脚 描述
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EPR_SCL
EPR_SDA
EPR_WP
P15
R15
N14
表3.5 EEPROM引脚描述
注：要正常写操作的时候，写保护必须拉低才可以
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I2C 时钟脚
I2C 数据脚
芯片写保护
3.6 摄像头接口
板卡提供2个摄像头模组接口，用户可以直接用OV5640或其他OV模组，若不接摄像头，
就可以当做GPIO接口来使用，接口如下：
图3.6 摄像头接口原理图
信号名称
CMOS_SCL
CMOS_SDA
CMOS_PCLK
CMOS_XCLK
CMOS_VSYNC
CMOS_PHREF
CMOS_RESET
CMOS_PWDN
FPGA引脚
P3
R2
N10
P10
R3
P6
P9
R9
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描述
I2C时钟脚
I2C数据脚
像素时钟
参考时钟
同步信号
同步信号
复位信号
PWDN控制
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CMOS_D7
CMOS_D6
CMOS_D5
CMOS_D4
CMOS_D3
CMOS_D2
CMOS_D1
CMOS_D0
R5
P5
N8
R7
R4
P4
R8
P7
表3.61 摄像头接口P2描述
信号名称
IO_P4_3
IO_P4_4
IO_P4_5
IO_P4_6
IO_P4_7
IO_P4_8
IO_P4_9
IO_P4_10
IO_P4_11
IO_P4_12
IO_P4_13
IO_P4_14
IO_P4_15
IO_P4_16
IO_P4_17
IO_P4_18
FPGA引脚
N7
L7
N9
K9
K10
L9
M10
L10
N11
M11
L11
N12
M12
M13
L13
L14
图3.62 摄像头接口P4描述
XSSA30-U213-V1开发板手册
像素数据
像素数据
像素数据
像素数据
像素数据
像素数据
像素数据
像素数据
描述
DIFF_TX_T24P
DIFF_TX_C24N
DIFF_TX_T16P
DIFF_TX_T22P
DIFF_TX_C16N
DIFF_TX_C22N
DIFF_TX_T30P
DIFF_TX_C30N
DIFF_TX_T32P
DIFF_TX_C32N
注：IO_P4_3~ IO_P4_18，既可以当普通GPIO使用，且其中有5对True LVDS差分输出
3.7 USB转串口
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USB转串芯片用CH330/340，原理图连接如下：
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图3.7 USB转串原理图
信号名称
USB_RXD
USB_TXD
FPGA引脚
P12
R12
表3.7 UART接口描述
3.8 按键
板上设计有4个按键开关，SW1~SW4，默认高电平，按下表示低电平。
描述
串口输入
串口输出
图3.8 按键开关原理图
信号名称 FPGA引脚 描述
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SW1
SW2
SW3
SW4
L15
M15
R11
P11
表3.8 按键开关接口描述
3.9 LED指示灯
板上带有4个LED灯，可供用户做点灯指示，低电平灯亮
XSSA30-U213-V1开发板手册
按键开关1
按键开关2
按键开关3
按键开关4
图3.9 LED指示灯原理图
信号名称
FPGA_LED1
FPGA_LED2
FPGA_LED3
FPGA_LED4
FPGA引脚
P14
R14
P13
R13
表3.9 LED灯接口描述
3.10 40P牛角插座
板上带有一个标准的40P 2.54mm牛角插座，其连接图如下所示：
描述
LED 灯，低电平亮
LED 灯，低电平亮
LED 灯，低电平亮
LED 灯，低电平亮
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图3.10 40P插座原理图
信号名称
IO_P3_1P
IO_P3_1N
IO_P3_2P
IO_P3_2N
IO_P3_3P
IO_P3_3N
IO_P3_4P
IO_P3_4N
IO_P3_5P
IO_P3_5N
IO_P3_6P
IO_P3_6N
IO_P3_7P
IO_P3_7N
IO_P3_8P
IO_P3_8N
IO_P3_9P
FPGA引脚
H14
J15
G14
H15
F14
G15
J13
K13
E13
E14
E15
D15
G12
F13
D12
C14
C15
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IO_P3_9N
IO_P3_10P
IO_P3_10N
IO_P3_11P
IO_P3_11N
IO_P3_25
IO_P3_26
IO_P3_27
IO_P3_28
IO_P3_29
IO_P3_30
IO_P3_31
IO_P3_32
IO_P3_33
IO_P3_34
IO_P3_35
IO_P3_36
D14
B14
B15
A14
A15
J14
K14
H11
J11
G11
G13
F12
F10
E12
F11
B12
A13
表3.10 40P插座引脚描述
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