Xilinx CMC100R

Конечно, вот подробное описание, технические характеристики и информация о совместимости для модуля Xilinx CMC100R.

Общее описание

Xilinx CMC100R — это модуль управления и конфигурации (Configuration and Management Controller), предназначенный для плат на базе систем-на-кристалле (SoC) семейства Xilinx Zynq®-7000. Это критически важный компонент, который выполняет функции, аналогичные базовой системе ввода-вывода (BIOS) и контроллеру управления платформой (PMC) в персональных компьютерах и серверах.

Основное назначение:

1. Конфигурация: Загрузка битстрима (конфигурации) в программируемую логику (FPGA) Zynq-7000 с внешних носителей (флеш-память, SD-карта, JTAG).
2. Управление: Контроль за процессом запуска системы, управление питанием, сбросом (Reset) и режимами сна системы на кристалле.
3. Мониторинг: Наблюдение за температурой, напряжением и другими параметрами системы для обеспечения стабильной и надежной работы.
4. Безопасность: Поддержка функций аутентификации и шифрования битстримов для защиты интеллектуальной собственности (с использованием AES и RSA).

Модуль CMC100R начинает работу сразу после подачи питания, еще до инициализации процессорных ядер ARM, что делает его фундаментальным для всего процесса загрузки платформы.

Ключевые технические характеристики

• Архитектура: Выделенный контроллер на основе процессорного ядра MicroBlaze™.
• Тактовая частота: Работает на частоте до 200 МГц.
• Память:
  • Внутренняя память программ (IRAM) и данных (DRAM).
  • Интерфейсы для работы с внешней флеш-памятью (Quad-SPI, NAND, NOR).
• Интерфейсы и функции:
  • Системный контроллер (System Controller): Управление сбросом, часами, режимами сна.
  • Контроллер безопасности (Security Controller): AES-256, SHA-256, RSA для аутентификации и шифрования.
  • Контроллер аналоговых смешанных сигналов (AMS): Мониторинг температуры и напряжений.
  • Интерфейсы для загрузки:
    • JTAG (для отладки и конфигурации)
    • Quad-SPI Flash
    • NAND Flash
    • NOR Flash
    • SD/SDIO карта
  • Дополнительно: Таймеры, watchdog-таймер, GPIO.

Парт-номера (Part Numbers) и модификации

Важно понимать, что CMC100R — это логический модуль (IP-ядро), встроенный в кристаллы Zynq-7000, а не отдельная физическая микросхема. Поэтому у него нет парт-номера для покупки как у дискретного компонента.

Однако его функциональность и наличие зависят от конкретной модификации чипа Zynq-7000. Парт-номера устройств, в которых он присутствует, имеют суффиксы, указывающие на степень безопасности:

• -1C / -2C / -3C: Стандартные промышленные чипы. CMC100R присутствует, но функции аутентификации/шифрования отключены или ограничены.
• -1S / -2S / -3S: Чипы с поддержкой расширенной безопасности (Secure). CMC100R в этих чипах имеет полный набор функций безопасности (AES, RSA) для аутентификации и шифрования битстримов.

Примеры парт-номеров чипов с CMC100R:

• XC7Z010-1CLG400C
• XC7Z020-1CLG400C
• XC7Z030-1SBG485C (Чип с безопасной версией CMC)
• XC7Z045-2FFG900I

Совместимые модели (платформы)

CMC100R является неотъемлемой частью всех чипов семейства Xilinx Zynq-7000. Он присутствует в каждой микросхеме этого семейства.

Семейство Zynq-7000 включает в себя следующие линейки:

1. Zynq-7000S (Single-core): Маломощные системы с одноядерным ARM Cortex-A9.
   • Модели: XC7Z007S, XC7Z012S, XC7Z014S, XC7Z015S.
2. Zynq-7000 (Dual-core): Основная линейка с двухъядерным ARM Cortex-A9.
   • Модели: XC7Z010, XC7Z012, XC7Z014, XC7Z015, XC7Z020, XC7Z030, XC7Z035, XC7Z045, XC7Z100.

Также совместим с:

• Все отладочные и промышленные платы на базе перечисленных чипов, например:
  • Отладочные: ZedBoard, Zybo, ZC702, ZC706, MicroZed, PicoZed.
  • Промышленные модули: Множество модулей от компаний-партнеров Avnet, Digilent, Trenz Electronic и др.

Краткое резюме для поиска и использования

• Что это: Встроенный контроллер управления и конфигурации внутри чипов Zynq-7000.
• Где искать документацию: В техническом руководстве UG585 (Zynq-7000 SoC Technical Reference Manual) от Xilinx (AMD). Глава 4 посвящена System Configuration, а глава 6 — Configuration and Security.
• Как с ним работать: Функциональность CMC100R настраивается и используется через:
  1. Xilinx Software Development Kit (SDK) / Vitis.
  2. First Stage Boot Loader (FSBL) — программа, которую часто пишут для взаимодействия с CMC на этапе загрузки.
  3. Инструменты командной строки Xilinx (bootgen) для создания загрузочных образов с функциями безопасности.
• Ключевое различие: Если ваш проект требует защиты битстрима (защита IP), необходимо использовать чипы с суффиксом -S (Secure), например, XC7Z020-1SCLG400C. В обычных чипах (-C) эти функции аппаратно недоступны.

Таким образом, CMC100R — это "мозг" начальной загрузки и управления для всей экосистемы Zynq-7000, обеспечивающий ее гибкость, надежность и безопасность.