【技术架构解析】国产化双复旦微FPGA+飞腾D2000核心板架构

本文就一款基于飞腾D2000核心板与两片高性能FPGA的国产化开发主板进行技术解析，包括系统架构、主要硬件模块、关键接口及软件环境，重点阐述各子系统间的数据路径与协同工作方式，旨在为行业内同类产品设计与应用提供参考。

随着国产化要求的加速以及国产处理器芯片的性能不断提升，主板均基本可实现全国产化方案。本方案设计之初主要面向高速网络通信场景，提供高带宽、低延迟的数据收发能力。采用飞腾D2000 8核处理器核心板与两片复旦微JFM7VX690T36 FPGA，通过多条高速互联与外部接口的有机结合，实现实时采集、处理、转发等功能。

1 系统总体架构

系统由三大核心模块构成：

1. 核心板（COMe‑Type6）：搭载飞腾D2000 8核2.2GHz处理器，预装16GB带ECC DDR4内存及4路SATA 3.0存储接口；

2. FPGA1 & FPGA2：分别配置复旦微JFM7VX690T36（兼容Xilinx XC7VX690T）器件，最大工作频率可达640 MHz，各自带512MB DDR3本地存储；

3. 外部接口板：包括USB3.0/2.0、RS232、千兆以太网、QSFP+、PCIe及JTAG等，用于管理、调试及高速数据收发。

2 核心板模块

2.1 飞腾D2000处理器

• 8核ARM架构，主频2.2 GHz，支持Linux及国产操作系统；

• 集成ECC内存控制器，可驱动单条16GB DDR4内存；

• 提供4路SATA 3.0主控接口，支持RAID或独立工作。

2.2 存储与系统启动

• UEFI BootLoader启动，支持从SATA盘或网络引导；

• 预装麒麟V10桌面系统，提供丰富的软件生态与开发工具。

3 FPGA子系统

3.1 器件选型

• 复旦微JFM7VX690T36，兼容Xilinx XC7VX690T FCBGA‑1761，

• 最大工作频率可达640 MHz，具备丰富的DSP及高速串行收发器。

3.2 本地存储

• 每片FPGA板载512 MB DDR3，用于帧缓存、FIFO等本地高速数据缓冲。

3.3 FPGA间链路

• FPGA1 与 FPGA2之间通过8通道SRIO高速串行总线互联，实现低延迟、高速数据交换。

4 外部接口

接口	数量	用途
USB3.0/2.0	2	CPU外设通信及调试
RS232	3	一路用于CPU管理，分别一路与每片FPGA进行数据通信
千兆以太网	1	CPU管理与数据网络通信
PCIe Gen3 ×4	2	CPU与每片FPGA高速互联
QSFP+	8	FPGA各4路引出，单通道最高40 Gbps，可组建400 Gbps链路
JTAG	1（链式）	FPGA在线调试与配置

5 电源与散热

• 供电：单路DC 12 V输入，通过板载LDO及DC-DC模块为各模块供电；

• 散热：核心板与FPGA散热片/风扇组合，满足全负载长期运行需求。

6 软件支持

• 操作系统：麒麟V10桌面版，兼容主流中间件与驱动；

• FPGA工具链：支持Vivado及国产Vivado兼容方案，实现IP核快速集成；

• 开发环境：GCC、LLVM、OpenMPI等高性能计算与通信库。

7 应用场景

• 高速数据采集：雷达回波、光电传感阵列数据预处理；

• 网络加速：基于FPGA的协议解析与报文转发；

• AI推理：CPU+FPGA协同完成预处理与加速推理。

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该主板通过国产化核心板与国产FPGA的有机融合，实现了从通用计算到可编程加速的统一本地化解决方案，适合高可靠、高带宽应用场景，可为国产化产业链提供参考样板。