KiCadで基板を作る

オープンソースの回路CAD「KiCad」を利用した回路設計や基板製作などを紹介します。


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iw回路設計
KiCadで回路設計や基板設計をしたりしています。 https://iw-circuitdesign.net

Zynqのボードを作るにあたって、最低限どんな部品が必要かを調べていきます。

参考として手元にあるArty Z7を眺めて、どんな部品が使われているか見てみます。
主要な部品は下記のようになっています。
Artyz7写真_表
Artyz7写真_裏
  • DDR3メモリ(512MB)
  • 電源IC(PMIC)
  • ギガビットEthernetトランシーバー
  • USB2.0トランシーバー(USBホスト)
  • SPIフラッシュメモリ
  • microSDカードスロット
  • USB-シリアル・パラレル変換IC(シリアル通信&JTAG)
  • JTAGコネクタ
  • HDMIコネクタ
  • RJ45コネクタ
  • USBホストコネクタ
  • microUSBコネクタ(シリアル通信および5V給電)
  • 電源ジャック
  • オーディオジャック
  • 汎用スイッチ(スライドスイッチおよびタクトスイッチ)
  • 汎用LED

DDR3メモリ【必要】

ZynqでLinuxを動かすことや画像処理を行うことを考えるとDDRメモリは必要と考えます。
Zynqでは1GBまでのDDRメモリを扱うことができます。 
ひとまずはArty Z7と同じ512MBの容量で検討します。 

ギガビットEthernetトランシーバー & RJ45コネクタ【必要】

ギガビットでなくても良いですが、Linuxを使う場合はツールのアップデートやSSHなどをする際にEthernetは必要になりそうです。 

USB2.0トランシーバー& USBホストコネクタ【できれば欲しい】

無くても何とかなりますが、Linuxの場合、色々なUSB機器が接続できるのでUSBホストのコネクタが1つくらいあれば便利かもしれません。

SPIフラッシュ【必要】

PSの初期化やPLのコンフィグレーションで使用します。 
JTAG経由やSDカードでもコンフィグレーションはできるので必須というわけではなさそうですが、ボード単体で動作させたい場合もあると思うので必要になると考えます。 

microSDカードスロット【必要】 

Linuxを動作させる場合、イメージを書き込んだSDカードからブートさせる必要がありますのでSDカードスロットは必要です。

USB-シリアル変換IC(シリアル通信)【できれば欲しい】

必須ではありませんが、デバッグ用途やLinuxではシリアルコンソールで制御する場合などあると便利ですので、USB-シリアル機能は設ける方向で検討します。 

JTAGコネクタ【必要】

デバッグやプログラミング、コンフィグレーションに必要ですので、JTAGコネクタは必須と考えます。
ちなみにArty Z7ではmicroUSB経由でJTAG機能が使えるので、JTAGコネクタ自体は直接使用されてはいないようです。 (USB-JTAGの機能はボードメーカーであるDIGILENT独自の機能なようですので、この機能を搭載するのは難しいと思います。素直にダウンロードケーブルを使った方法にしたほうが良さそうです)

HDMIコネクタ【必要】

今回はHDMI入出力ができるようにしたいため必要とします。 

microUSBコネクタ【できれば欲しい】

上記のUSB-シリアル経由のシリアル通信で必要になります。また、microUSBから給電できるようにすることも検討します。 

電源ジャック【必要】

Arty Z7ではDC7〜15V電源入力ですが、今回のボードではDC5V入力専用にしようかと考えています。

オーディオジャック【不要】

今回はオーディオ関係の機能は付けない予定ですので不要とします。 

スライドスイッチ、タクトスイッチ【余裕があれば設ける】

リセットスイッチ以外の汎用スイッチは余裕があればいくつか設ける方向で考えます。

LED【余裕があれば設ける】

システムのモニターに必要なLED以外の汎用LEDはスイッチ同様に、余裕があればいくつか設ける方向で考えます。 


以上より、大体の必要な部品がわかりましたので、これをもとに今回のボードの構成を考えていきます。
 
次 > Zynq搭載ボードの設計(4)〜ブロック図、EthernetやUSBのPHYについて検討〜
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