CRUVI FPGA Card

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Die CRUVI FPGA Card ist ein speziell auf die Bedürfnisse von FPGAs ausgerichteter Tochterkartenstandard.

CRUVI FPGA Card Logo

Hintergrund

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Diese Erweiterungsbusschnittstelle wurde entwickelt, um ein offenes System von Funktionsmodulen für eine hochleistungsfähige Peripherieverbindung zu schaffen. Der Hauptfokus liegt auf der Unterstützung von FPGA- und FPGA SoC-Geräten aller führenden Hersteller wie Altera, Lattice Semiconductor Corporation, Microchip Technology und Xilinx.

Das Wort CRUVI ist eine Kombination aus dem estnischen Wort „KRUVI“ für Schraube und dem Buchstaben „C“, der sich auf die Hälfte des sechseckigen Schraubenkopfes bezieht. In diesem Fall wurde das „K“ durch ein „C“ ersetzt, um den Bezug zum Schraubenkopf zu betonen. Alle Module werden mit M2-Schrauben mit einem Durchmesser von 2 mm mechanisch fixiert.

CRUVI kann verwendet werden, um benutzerdefinierte Hochleistungsprototypen zu erstellen, für Systemintegration und Tests, um komplexe Systeme aus kleineren Bausteinen schnell zu entwickeln und Kosten zu senken. Es dient als Plattform für Hochleistungs-Halbleiterevaluierungsplatinen und -systeme.

Das Träger Modul liefert die Stromversorgung, die Eingabe/Ausgabe Spannung und steuert die Funktionen der Peripherie Module.

Der CRUVI-Standard existiert sowohl für Geräte mit niedriger Datenübertragungsrate und geringer Pin-Anzahl wie Pmod Schnittstelle, als auch für Hochleistungsgeräte mit hoher Pin-Anzahl HPC, 400 I/O FPGA Mezzanine Card (FMC)-Peripheriegeräte.

Drei Board-to-Board-Steckverbinder sind spezifiziert: CRUVI-LS (Low Speed), CRUVI-HS (High Speed) und CRUVI-GT (Gigabit Transceiver) PCIe Gen 5.0-fähig.

Verschiedene Adapter Module konvertieren Signale von Pmod zu CRUVI-LS (CR00025), von FMC zu CRUVI-HS (CR00101, CR00111) und von FMC zu CRUVI-GT (CR00112).

Geschichte

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Internationale Mitwirkende zur Definition der Open Source CRUVI-Spezifikation sind Trenz Electronic GmbH, Arrow Electronics, Samtec, Flinders University, Synaptic Laboratories Ltd, Symbiotic EDA und MicroFPGA UG.

Geschichte der CRUVI Open Source Spezifikation – zur kostenfreien Nutzung unter der Apache-Lizenz 2.0.

Jahr Version Beschreibung Referenz
2021 1.0.7 -alpha erste Freigabe
2024 2.0.1 -alpha neu: CRUVI-GT (Gigabit Transceiver) [1]

Aufbau und Beschreibung der Träger Module

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Einzelne, doppelte oder dreifache Träger Module sind möglich. Diese haben mehrere Befestigungslöcher.

Ein Trägermodul mit drei Steckplätzen hat die Maaße 67,72 × 57,5 mm². Die Befestigungslöcher (1 bis 6) für M2-Schrauben haben einen Durchmesser von 2,2 mm und benötigen SMD-Abstandshalter zur mechanischen Fixierung. Die PCB-Vorlage CR99201 hat LS- und HS-Anschlüsse mit den Namen: AX, BY und CZ. Die PCB-Vorlage CR99500[2] hat LS-, HS- und GT-Anschlüsse.

  • CRUVI Träger Module
  • AXE5-EAGLE Entwicklungskit mit Altera Agilex 5 E SoC FPGA und mit HS LS CRUVI Steckplätzen
    AXE5-EAGLE Entwicklungskit mit Altera Agilex 5 E SoC FPGA und mit HS LS CRUVI Steckplätzen
  • Trägermodul für Altera Stratix 10 SX FPGA SoC SOM mit HS LS CRUVI Steckplätzen
    Trägermodul für Altera Stratix 10 SX FPGA SoC SOM mit HS LS CRUVI Steckplätzen
  • Trägermodul mit Altera Cyclone10 LP FPGA und mit HS LS CRUVI Steckplätzen
    Trägermodul mit Altera Cyclone10 LP FPGA und mit HS LS CRUVI Steckplätzen
  • einfach, zweifach und dreifach Träger Module
  • Trägermodul mit Altera MAX 10 FPGA
    Trägermodul mit Altera MAX 10 FPGA
  • PCB-Vorlage CR99201
    PCB-Vorlage CR99201
  • Trägermodul mit Altera Cyclone V FPGA
    Trägermodul mit Altera Cyclone V FPGA
  • Maaße der PCB-Vorlage CR99500
    Maaße der PCB-Vorlage CR99500
  • PCB-Vorlage CR99500
    PCB-Vorlage CR99500
  • Trägermodul Ansicht von oben
    Trägermodul Ansicht von oben

Es wird empfohlen, dass alle FPGA-Hostplatinen mit CRUVI-Steckplätzen LiteX-Plattform-Supportdateien bereitstellen.[3]

Aufbau und Beschreibung der Peripherie Module

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Es gibt verschiedene Peripheriemodule, die flexibel und skalierbar in Größe und mit LS-, HS- und GT-Anschlüssen möglich sind. Die Befestigungslöcher sind für M2-Schrauben mit einem Durchmesser von 2,2 mm vorgesehen.

Steckverbinder, Pin und Signal Beschreibung

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CRUVI Steckverbinder Spezifikation
LS Low Speed HS High Speed GT Gigabit Transceiver
Träger Module Steckverbinder CLT-106-02-F-D-A-K SS4-30-3.50-L-D-K ADF6-20-03.5-L-4-2
3D STEP Model
Peripherie Steckverbinder TMMH-106-04-F-DV-A-M ST4-30-1.50-L-D-P ADM6-20-01.5-L-4-2
3D STEP Model
Pin Anzahl 12 (6 je Reihe) 60 (30 je Reihe) 80 (20 je Reihe)
Pin Abstand [mm] 2 0.4 0.635
gesteckte Höhe [mm] 4.78 bis 5.29 5
Geschwindigkeit [GHz] / [Gbps] 5.5 / 11 13.5 / 27 (single ended)

15.5 / 31 (differentielle)

32
Single ended I/O pins (VCCIO) 8 37 (28 einstellbar) + (9 fix 3.3V) 8 + I²C
max. differential I/O no max. 12 LVDS max. 4 lanes + REFCLK
Stromversorgung einstellbar, 3.3V, 5V
Stromstärke je Pin [A] 4.1 (2-Pin) 1.6 (2-Pin) 1.34 (4-Pin)
max. Temperatur Bereich [°C] −55 bis 125

CRUVI-LS Low Speed Pin und Signal Beschreibung

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Pin und Signal Beschreibung für CRUVI-LS Low Speed
Pin Bezeichnung Signal Pin Bezeichnung Signal
1 SDA I2C(SDA), SMBUS(SDA) 7 D1 UART(RXD1), SD(D1), SPI(MISO), QSPI(D1), JTAG(TDI)
2 SCL I2C(SCL), SMBUS(SCL) 8 CLK UART(RTS), SD(CLK), SPI(CLK), QSPI(CLK), JTAG(TCK)
3 D3 UART(RST), SD(TXD0), QSPI(D3), JTAG(nRST) 9 D0 UART(TXD1), SD(D0), SPI(MOSI), QSPI(D0) JTAG(TDO)
4 SEL UART(CTS), SD(CMD), SPI(SEL), QSPI(SEL), JTAG(TMS) 10 VCC Power 3.3V
5 D2 SMBUS(INT), UART(RXD0), SD(D2), QSPI(D2), JTAG(RFU) 11 RFU noch nicht definiert
6 GND Ground 12 VBUS Power 5V

CRUVI-HS High Speed Pin und Signal Beschreibung

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Pin und Signal Beschreibung für CRUVI-HS High Speed
Pin Bezeichnung Notiz Pin Bezeichnung Notiz Pin Bezeichnung Notiz Pin Bezeichnung Notiz
1 RFU1 16 A0_N LVDS 31 GND Ground 46 A5_N LVDS
2 HSIO 17 B0_N LVDS 32 A3_P 47 B5_N LVDS
3 ALERT/IRQ 18 GND Ground 33 B3_P LVDS 48 GND Ground
4 VCC 3,3V 19 GND Ground 34 A3_N 49 GND Ground
5 SDA 20 A1_P LVDS 35 B3_N LVDS 50 RFU2_P
6 HSO 21 B1_P LVDS 36 VADJ 1.2 to 3.3V 51 DI/TDI JTAG, SPI(MISO)
7 SCL 22 A1_N LVDS 37 GND Ground 52 RFU2_N
8 HSRST 23 B1_N LVDS 38 A4_P LVDS 53 DO/TDO JTAG, SPI(MOSI)
9 VCC 3.3V 24 GND Ground 39 B4_P LVDS 54 GND Ground
10 HSI 25 GND Ground 40 A4_N LVDS 55 SEL/TMS JTAG, SPI(SEL)
11 REFCLK 26 A2_P 41 B4_N LVDS 56 RFU_P
12 GND Ground 27 B2_P LVDS 42 GND Ground 57 MODE JTAG EN
13 GND Ground 28 A2_N 43 GND Ground 58 RFU_N
14 A0_P LVDS 29 B2_N LVDS 44 A5_P LVDS 59 SCK/TCK JTAG, SPI(CLK)
15 B0_P LVDS 30 GND Ground 45 B5_P LVDS 60 VBUS 5V

CRUVI-GT Gigabit Transceiver Pin und Signal Beschreibung

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Transceiver Pin und Signal Beschreibung für CRUVI-GT Gigabit
Pin Bezeichnung Notiz Pin Bezeichnung Notiz Pin Bezeichnung Notiz Pin Bezeichnung Notiz
A1 GND Ground B1 TCK JTAG C1 TDI JTAG D1 GND Ground
A2 TX3_N B2 TMS JTAG C2 TDO JTAG D2 RX3_N
A3 TX3_P B3 C3 D3 RX3_P
A4 GND Ground B4 C4 D4 GND Ground
A5 TX2_N B5 C5 D5 RX2_N
A6 TX2_P B6 C6 D1_N D6 RX2_P
A7 GND Ground B7 C7 D1_P D7 GND Ground
A8 B8 C8 D8 CLK0_N CLK
A9 B9 C9 D9 CLK0_P CLK
A10 B10 VADJ 1.2 to 3.3V C10 VCC_5V 5V D10 GND Ground
A11 B11 VCC_3.3V 3.3V C11 VCC_12V 12V D11 GND Ground
A12 B12 C12 D12 GBTCLK0_N CLK
A13 B13 C13 D13 GBTCLK0_P CLK
A14 GND Ground B14 C14 D0_N D14 GND Ground
A15 TX1_N B15 C15 D0_P D15 RX1_N
A16 TX1_P B16 S4_LS AUX IO C16 S7_LS AUX IO D16 RX1_P
A17 GND Ground B17 S5_LS AUX IO C17 S6_LS AUX IO D17 GND Ground
A18 TX0_N B18 S0_LS AUX IO C18 S3_LS AUX IO D18 RX0_N
A19 TX0_P B19 S1_LS AUX IO C19 S2_LS AUX IO D19 RX0_P
A20 GND Ground B20 SDA_LS SMBus C20 SCL_LS SMBUs D20 GND Ground

Vorlagen der Peripherie Module

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Es sind verschiedene Einzelperipheriemodule möglich, flexibel und skalierbar durch LS-, HS- und GT-Stecker. Die Befestigungslöcher sind für M2-Schrauben mit 2,2 mm Durchmesser.

Es wird empfohlen, EEPROM mit I2C Schnittstelle zur Identifizierung des Peripheriemodules mit einer bestimmten Adressnummer zu verwenden.

CRUVI Peripherie Module
L x H [mm²] Geschwindigkeit PCB Vorlage[2] Bemerkung
14 x 14 LS CR99001 CRUVI PCB Vorlagen CR99001 CR99002 14 x 14 LS

mit Identifikations-EEPROM; Diese Vorlage ist nützlich für I2C, I3C, SPI-Sensor, I2S PDM MEMS Mikrofone, programmierbare Oszillatoren, ADC, DAC oder SPI (QSPI) Flash-Speicher im BGA24- oder SO-8-Gehäuse.

14 x 14 LS CR99002 wie CR99001 mit u.Fl Stecker
22 x 32 LS CR99003 CRUVI PCB Vorlage CR99003 22 x 32 LS

halbe Länge, mit Identifikations-EEPROM

18 x 32 LS CR99004 CRUVI PCB Vorlage CR99004 18 x 32 LS

Diese Vorlage eignet sich zur Konvertierung in Pmod Signale (CR00005).

22 x 30 LS CR99005 CRUVI PCB Vorlage CR99005 22 x 30 LS

halbe Länge, zwei SMA Stecker

18 x 20 HS CR99101 CRUVI PCB Vorlage CR99101 18 x 20 HS

kleinste Größe HS Modul; Diese Vorlage eignet sich für HyperRAM oder HyperFlash (CR00041), eMMC (CR00049) oder Loopback Adapter für CRUVI-HS (CR00091)

22 x 57.5 HS CR99102 CRUVI PCB Vorlage CR99102 22 x 57.5 HS

maximale Größe, einfache Breite HS module; Diese Vorlage eignet sich für Signal Test Adapter zur Untersuchung mit Oszilloskop oder Logikanalysator (CR00026), für Hochgeschwindigkeitsschnittstellen wie USB-C, HDMI (CR00240), MIPI CSI/DSI, SDIO, xGMII Ethernet (CR0020x) und LVDS ADC (1 bis 4 Data Lanes)

22 x 57.5 GT CR99400 CRUVI PCB Vorlage CR99400 22 x 57.5 GT

Diese Vorlage eignet sich für HDMI Ausgang (CR00240), JESD204B ADC (CR00401), Loopback Adapter für CRUVI-GT (CR00092)

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Einzelnachweise

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  1. ↑ CRUVI specification v2.0.1 (2024). Abgerufen am 16. April 2024.
  2. ↑ a b PCB Vorlage CRUVI Module. 13. März 2024, abgerufen am 5. Mai 2024.
  3. ↑ LiteX platform support files for FPGA host boards with CRUVI slots. Abgerufen am 2. April 2024.
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