文章目录
FMC 简介FMC 引脚输出定义High-pin count (HPC) connector, HPC pinoutLow-pin count (LPC) connector, LPC pinoutPin and signal description
FMC+ 简介VITA57 标准更新历史VITA57.4 标准推出的原因
FMC+ 引脚输出定义Altera 开发板的 FMC 引脚定义英特尔® Arria® 10 GX FPGA 开发套件
Xilinx 开发板的 FMC 引脚定义AMD Kintex 7 FPGA KC705 评估套件AMD Virtex 7 FPGA VC709 连接功能套件ALINX 开发板
参考资料：
FMC 简介
FPGA 对 I/O 需求的变化适应性很强。在重新配置 FPGA 以实现新协议之后，只需更换物理 I/O 组件和连接器即可。除非 I/O 组件在扩展卡模块，否则需要改变板级设计。为了避免与设计变更相关的成本和工作量，设计人员一直依赖于 PCI Mezzanine Card (PMC) 和 Switched Mezzanine Card (XMC) 标准。然而，这些标准是多年前为单板计算机（SBCs）等通用解决方案开发的，而不是 FPGA。2008 年 7 月，随着美国国家标准协会（ANSI）批准和发布 VITA 57 FPGA Mezzanine Card (FMC) 标准，这种情况发生了变化。 下图为普通板级设计和基于 FMC 扩展卡的设计的区别： FMC 标准由从 FPGA 供应商到最终用户的公司联盟开发，旨在为位于基板（载卡）上的 FPGA 提供标准的扩展卡外形、连接器和模块化接口。以这种方式将 I/O 接口与 FPGA 解耦，简化了 I/O 接口模块设计，同时最大限度地提高了载卡的可重复使用能力。与使用 PCI、PCI-X、PCle 或 Serial RapidIO 等复杂接口的 PMC 和 XMC 标准不同，FMC 标准只需要直接连接到载卡上的 FPGA 的核心 I/O 和收发器电路。复杂接口标准在 FMC 扩展卡上实现。如下图所示，FMC 扩展卡可以支持以下接口标准：
模拟 I/O：ADC 和 DAC数字并行 I/O：例如，Camera Link，LVDS，FPDP数字高速串行 I/O：例如，光纤，串行 FPDP，Gb/10Gb 以太网
FMC 标准为电路板开发人员提供稳定，直接和兼容的标准。FMC 标准的优点如下：
减少对扩展卡上复杂协议逻辑的需求
最大限度地提高数据吞吐量最大限度地降低延迟降低 FPGA 设计复杂性最大限度地减少系统开销
比 PMCI、XMC 扩展卡具有更好的散热性能
FMC 标准定义了单宽度（69mm x 76.5mm）和双宽度（139mm x 76.5mm）的外形标准。单宽度模块支持单个连接器连接到载卡。双宽度模块专为需要额外带宽、更多前面板空间或更大 PCB 面积的应用而设计，最多支持两个连接器。FMC 标准的两个外观标准提供了额外的灵活性，可以根据空间、I/O 需求优化电路板。
一旦选定了外形尺寸，电路板开发人员就可以从两种不同的连接器中进行选择，作为从 FMC 标准到载卡上 FPGA 的接口：具有 160 引脚的低引脚数（LPC）连接器和具有 400 引脚的高引脚数（HPC）连接器。两者都支持高达 2 Gb/s 的单端和差分信号，以及高达 10 Gb/s 的 FPGA 串行收发器信号。LPC 连接器提供 68 个用户定义的单端信号（或 34 个用户定义的差分信号）。它还提供了 1 对串行收发器信号、时钟、一个 JTAG 接口和一个 I2C 接口，作为对基本智能平台管理接口（IPMI）命令的可选支持。HPC 连接器提供 160 个用户定义的单端信号（或 80 个用户定义的差分信号），10 对串行收发器信号和额外的时钟。 HPC 和 LPC 连接器使用相同的机械结构。唯一的区别是哪些信号是实际上被使用的。因此，具有LPC 连接器的扩展卡可以插入到 HPC 端子，并且如果设计得当，当插入到 LPC 端子时，具有 HPC 连接器的扩展卡可以提供功能的子集。下图显示了 Xilinx 的一个开发板，它具有 Virtex®-6 FPGA 和两个 FMC 连接器（一个 LPC 和一个 HPC）。
FMC 引脚输出定义
High-pin count (HPC) connector, HPC pinout
HPC 连接器有 10 排（A、B、C、D、E、F、G、H、J、K），每排 40Pin。下表总结了 HPC 连接器的引脚。 HPC connector pin summary
General pin functionPin countGigabit data40Gigabit clocks4User data160User clocks8I2C2JTAG5State flags5Power supply15Ground159Reserved2
Footprints can be viewed in Lib_Altium repository.
Low-pin count (LPC) connector, LPC pinout
LPC 连接器有 4 排（C， D， G， H），每排 40Pin。下表总结了 LPC 连接器的引脚。 LPC connector pin summary
General pin functionPin countGigabit data4Gigabit clocks2User data68User clocks4I2C2JTAG5State flags4Power supply10Ground61
Footprints can be viewed in Lib_Altium repository.
Pin and signal description
FMC+ 简介
FMC+ 是 FMC 的增强功能。它将 FPGA 串行收发器信号从 10 对增加到 32 对，数据速率高达 28Gbps。FMC+ 载卡允许向后兼容 FMC 扩展卡。FMC 要求由 ANSI/VITA 57.1 标准定义。FMC+ 要求由 ANSI/VITA57.4 标准定义。
VITA57 标准更新历史
VITA57.4 标准推出的原因
FMC+ 引脚输出定义
Altera 开发板的 FMC 引脚定义
英特尔® Arria® 10 GX FPGA 开发套件
订购代号：DK-DEV-10AX115S-A https://www.intel.cn/content/www/cn/zh/products/details/fpga/development-kits/arria/10-gx.html
主板原理图： https://www.intel.cn/content/www/cn/zh/content-details/649803/arria-10-fpga-development-kit-dk-dev-10ax115s-a-board-schematic.html
Xilinx 开发板的 FMC 引脚定义
AMD Kintex 7 FPGA KC705 评估套件
https://china.xilinx.com/content/xilinx/zh/products/boards-and-kits/ek-k7-kc705-g.html 主板原理图（需注册 AMD 账号才可下载）： https://china.xilinx.com/member/forms/download/design-license.html?cid=188020&filename=kc705_Schematic_xtp132_rev1_1.pdf
AMD Virtex 7 FPGA VC709 连接功能套件
https://china.xilinx.com/products/boards-and-kits/dk-v7-vc709-g.html 主板原理图（需注册 AMD 账号才可下载）： https://china.xilinx.com/member/forms/download/design-license.html?cid=201032&filename=vc709_Schematic_xtp213_rev1_0.pdf
ALINX 开发板
Xilinx Kintex UltraScale FMC HPC PCIE 光纤 FPGA 开发板 XCKU040 AXKU041 主板原理图： https://www.alinx.com/public/upload/file/AXKU041_UG.pdf
参考资料：
https://fmchub.github.io/appendix/VITA57_FMC_HPC_LPC_SIGNALS_AND_PINOUT.htmlANSI/VITA 57.1-2008Overview of VITA57 – FMC, Curtiss Wright, www.vita.com/Resources/Learn/FMC%20Overview.pptxI/O Design Flexibility with the FPGA Mezzanine Card (FMC), Xilinx WP315FMCHUB - FPGA MEZZANINE CARDsLib_Altium, Altium Designer libraries for ANSI/VITA 57 FPGA Mezzanine Card (FMC) StandardFMC LPC Breakout board, Datasheet of Open-source hardware FMC module