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Análise de soluções

Ecossistema de Mezanino FMC: Estenda I/O Analógico e de Alta Velocidade com VITA 57

2026-10-13 Leitura estimada: 10 min Equipe de P&D da Duyuan Electronics

Placas de desenvolvimento FPGA nunca têm I/O suficiente: você precisa de um ADC de alta velocidade, de um módulo óptico ou de sensores LVDS — e não quer redesenhar a PCB toda vez. O FMC (FPGA Mezzanine Card, padrão VITA 57) resolve isto: uma placa carrier + uma biblioteca de placas mezanino padrão, troque o cartão para mudar a interface. Este artigo percorre LPC vs HPC, o orçamento de pinos e as configurações comuns de mezanino.

1. O Que é FMC: Uma Interface Padrão entre Carrier e Mezanino

O FMC foi publicado pelo consórcio VITA em 2008 (VITA 57). A ideia central:

  • Carrier: FPGA + DDR + recursos núcleo PCIe, fixos a longo prazo
  • Mezanino: ADC/DAC, fibra, HDMI, módulos de IO LVDS, trocados conforme a necessidade
  • Conector: conector board-to-board de alta velocidade carregando sinais, clocks e potência

Um carrier com mezaninos diferentes vira uma placa de aquisição de dados, uma plataforma SDR ou uma placa de processamento de vídeo — sem redesenho de PCB, sem revalidação.

2. LPC vs HPC: Escolhendo o Orçamento de Pinos

O FMC vem em dois tamanhos, diferindo em transceptores e contagem total de I/O:

Item FMC LPC (Low Pin Count) FMC HPC (High Pin Count)
Transceptores de alta velocidade (GTP/GTX/GTH) 2 pares 10 pares (8~10 utilizáveis)
Pinos de I/O single-ended ≤ 34 pares ≤ 80 pares
Pinos de I/O diferencial ≤ 17 pares ≤ 40 pares
I/O total ≈ 68 ≈ 160
Pares de clock 1 par 2 pares
Casos de uso ADC de baixa velocidade, sensores LVDS, expansão básica ADC/DAC de alta velocidade, fibra, I/O de alta velocidade multicanal

Regra: conte os transceptores primeiro

Se o seu mezanino precisa de mais de 2 pares de transceptor (por exemplo, ADC de 4 canais 1Gsps, módulo de fibra QSFP), vá de HPC. O LPC tem apenas 2 transceptores — um mezanino de alta velocidade não vai rodar na spec.

Placas carrier da Duyuan:

  • DUF7690T: FMC HPC duplo (2×10 pares de transceptor) — mezaninos de alta velocidade multicanal
  • DUK7325T: FMC HPC único — escolha com bom custo-benefício
  • PBC7K325G: FMC LPC único — expansão entrada

3. Como os Pinos do FMC São Organizados

Os pinos do conector FMC são definidos pelo padrão VITA 57:

Tipo de pino Contagem (HPC) Propósito
Pares de transceptor GTX/GTH 10 pares Serial de alta velocidade: ADC JESD204B, fibra, uplink PCIe
Pares de clock diferencial (CLK0/CLK1) 2 pares Clock de amostragem do mezanino ao FPGA
I/O single-ended (grupo LA) ≤ 80 Controle, trigger, LVDS de baixa velocidade
Sinais de sistema Fixos PRSNT, SPI, I2C, UART, enable de potência
Pinos de potência Fixos +12V, +3.3V, +VADJ (tensão de I/O ajustável)

Por que o +VADJ importa

O +VADJ alimenta o I/O do mezanino — carrier e mezanino precisam casar:

  • LVDS tipicamente 2,5V / 1,8V
  • LVCMOS 3,3V / 1,8V / 1,5V
  • Alguns mezaninos ADC de alta velocidade precisam de 1,8V ou 1,5V

O +VADJ do carrier é programável via ICs de potência. Sempre verifique a ficha do mezanino antes de ligar — tensão errada danifica o I/O.

4. Configurações Comuns de Mezanino FMC

1. Mezanino ADC de alta velocidade (JESD204B)

Típico: ADC de 4 canais 14-bit 250MS/s sobre JESD204B.

  • Pares de transceptor necessários: 4~8 (1~2 por canal) → HPC exigido
  • Clock: o mezanino fornece o clock de amostragem via CLK0 ao FPGA
  • Combine com DUF7690T: HPC duplo permite dois mezaninos ADC para aquisição de 8 canais

2. Mezanino de fibra (SFP+/QSFP)

Típico: 4× transceptores ópticos SFP+ 10G.

  • Pares de transceptor necessários: 4 pares → HPC mínimo
  • Clock: o carrier fornece clock recuperado, ou entrada de clock externo do mezanino
  • Combine com XCKU15P: HPC + transceptores UltraScale+, roda 10G/25G sem problema

3. Mezanino de I/O de vídeo (HDMI/SDI)

Típico: 4× entrada HDMI + 2× saída HDMI.

  • Pares de transceptor necessários: 0~2 (vídeo roda paralelo/LVDS, não GTX)
  • I/O single-ended: ~40~60 → HPC ou LPC funcionam
  • Combine com DUK7410T: LPC é suficiente, economiza custo

5. Três Armadilhas do FMC

Armadilha 1: O LPC não roda um mezanino de alta velocidade na taxa cheia

O LPC tem apenas 2 pares GTX. Um mezanino ADC JESD204B de 4 canais em LPC usa apenas metade dos canais. Conte os pares de transceptor antes de comprar.

Armadilha 2: Incompatibilidade de tensão +VADJ

O mezanino exige 1,8V, o carrier vem de fábrica com 2,5V — o I/O é danificado na ligação. Sempre verifique o requisito de +VADJ do mezanino.

Armadilha 3: Roteamento de clock errado

Mezaninos JESD204B precisam de um Device Clock dedicado e de clock recuperado. Os pinos CLK0/CLK1 devem ser roteados para as entradas de clock global MRCC/SRCC do FPGA. Planejamento de pino ruim no design = irreparável depois.

O valor do FMC não é “mais uma porta” — é “um carrier reaproveitado para cada cenário”. Acerte LPC vs HPC, acerte o +VADJ, acerte os transceptores, e o ecossistema FMC realmente entrega.

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— Equipe de Engenharia Duyuan

ADCFibraFMCFPGAI/O de Alta VelocidadeVITA 57
Duyuan Electronics · Artigo técnico original

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