FMC板卡设计要点

FMC（FPGA Mezzanine Card）板卡，又称为FPGA夹层卡。其标准是由FPGA厂商和最终用户在内的公司联合开发，属于ANSI标准，旨在为基础板（载卡）上的FPGA提供标准的夹层卡尺寸、连接器和模 块接口。I/O接口模块设计，同时还能最大化载卡的重复使用率。

FMC模块组成部份为：子板模块（或称中间层模块）、载卡两部分。子板模块和载卡之间由连接器连接；子板模块上连接器使用公座（Male）,载卡上连接器使用母座（Female）。载卡连接器引脚与 具有可配置IO资源的芯片（例如，FPGA）引脚通过PCB设计连接在一起；子板模块上连接器引脚与IO接口也是通过PCB设计连接起来。子板PCB上可以设计不同的IO接口实现不同的功能，这样，同一个载 卡可以通过子板的设计实现不同的扩展功能，使芯片的应用更加灵活。

FMC常用的配套卡为3U和6U板卡，但不限于这两类板卡。IO子板模块连接的载卡支持：VME、VPX、XPX REDI、CompactPCI、CompactPCIExpress、Advanced TCA、AMC 、PCI and PCI Express Carriers、PXI and PXI Express Carriers。

FMC板卡主要特性：

1、数据吞吐量：支持高达10Gb/s的信号传输速率，夹层卡和载卡之间潜在总带宽达40Gb/s。

2、时延：消除了协议开销，避免了时延问题，确保确定性数据交付。

3、简化设计：无需了解PCI、PCI Express®或Serial RapidIO等协议标准的专业技术。

4、系统开销：通过简化系统设计降低了功耗，缩短了工程设计时间，并缩减了IP核及材料成本。

5、设计重复使用：不管是采用定制的内部板设计还是商用成品(COTS)夹层卡或载卡，FMC标准有助于将现有的FPGA/载卡设计重新用到新的I/O上，而这只需更换FMC模块并对FPGA设计略作调整即可。

6、兼容性：接口规范标准化，兼容性规范增强。

7、可靠性：结构定义适用于各类工作环境，适用民品、军工、航天等领域。

FMC板卡结构简介：

IO子板模块分为：单宽（single width）和双宽（double width）两种尺寸，单宽的宽度为69mm，双宽的宽度为139mm。

单宽（Single width）尺寸外形如下图所示：

双宽（double width）尺寸外形如下图所示：

限高要求：

FMC子模块高度分为：8.5MM和10MM。子板模块下方其余区域在载卡上可以放置一些小型元器件，但最大高度有限制：对10mm高度的子板模块不能超过4.7mm，8.5mm的不能超过3.2mm。

IO区域、前面板支撑和连接器支架在载板上的区域不能放置任何元器件，有过孔也必须做绝缘处理。

FMC板卡PCB Layout要点总结：

1、阻抗要求：单端50 ohm，差分85 ohm(或者100 ohm),需与载板差分性号阻抗相匹配。

2、尺寸要求：单宽（single width）和双宽（double width）两种尺寸，单宽的宽度为69mm，双宽的宽度为139m。

3、散热方式： 风冷与导冷。

4、限高要求： 对于10mm高度的子板模块不能超过4.7mm，8.5mm的不能超过3.2mm。

5、布线要求：依照相关总线要求进行处理。因涉及种类繁多，此处不作详细说明，后续相关文档会作详细说明。