fmc[FPGA Mezzanine Card]

FMC：英文全稱，FPGA Mezzanine Card。是一個套用範圍、適應環境範圍和市場領域範圍都很廣的通用模組。FMC連線器（FMC Connector）是FMC的一個重要組成部分，它連線由FPGA提供的引腳和FMC子板的I/O接口。最新的連線器技術維護的高性能引腳速度可以達到幾個Gb/s。

基本信息

• 中文名：FPGA中間層板卡
• 英文名：FPGA Mezzanine Card

• 簡稱：FMC
• 尺寸：單寬和雙寬
• 性質：通用模組

基本介紹

根據美國國家標準對FMC標準（American National Standard for FPGA Mezzanine Card (FMC) Standard, Approved July 2008）的規定內容，本詞條主要對商業級產品從以下三個方面對FMC作介紹：FMC 中間層模組（FMC Mezzanine Module）、FMC載卡（FMC Carrier Card）和連線器引腳分配（Connector Pin Assignments）。

整個FMC模組由子板模組（或稱中間層模組）、載卡兩部分構成。子板模組和載卡之間由連線器連線；子板模組上連線器使用公座（male），載卡上連線器使用母座（female）。載卡連線器引腳與具有可配置IO資源的晶片（例如，FPGA）引腳通過PCB設計連線在一起；子板模組上連線器引腳與IO接口也是通過PCB設計連線起來。子板PCB上可以設計不同的IO接口實現不同的功能，這樣，同一個載卡可以通過子板的設計實現不同的擴展功能，使晶片的套用更加靈活。

此文檔提供的標準規定IO子板模組可以但不限於用在3U和6U形狀因子卡上（form factor cards）。3U和6U形狀因子是VME機械標準中規定的標準尺寸。IO子板模組連線的載卡支持：VME, VPX, VPX REDI, CompactPCI, CompactPCIExpress, Advanced TCA, AMC, PCI and PCI Express Carriers, PXI and PXI Express Carriers。

FMC尺寸

據此，FMC中每個模組的機械尺寸規定如下：

•FMC Mezzanine Module：

•IO 子板模組有單寬（single width）和雙寬（double width）兩種尺寸，單寬的寬度為69mm，雙寬的寬度為139mm。單寬圖如概述中圖所示，雙寬圖如右圖所示。

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每一個IO子板模組都由前面板（front panel bezel）、前面板支撐（bezel leg）、PCB、連線器（connector）和連線器支架（standoff）組成。根據封裝（envelopes）,子板高度有兩種尺寸：8.5mm和10mm；一般默認使用10mm。前面板支撐和連線器支架的高度根據子板高度不同需要做適當尺寸調整，以滿足機械尺寸需求。具體尺寸詳見FMC標準手冊。

子板模組的PCB一般有三個區域：region1、region2、region3，如右圖所示。子板模組的長度由組合的不同區域的長度疊加。

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這個標準支持三種不同的區域組合：

1、region1和2-典型套用於的氣冷商業級載卡上（air cooled commercial grade carrier cards）。

2、region2和3-典型套用於強化傳導冷卻載卡上（ruggedized conduction cooled carrier cards）。

3、region1、2和3-典型套用於需要區域1的強化導熱載卡。

之所以根據載卡類型來選擇子板模組PCB區域，是由於在載卡上需要留出子板模組大小的區域用於放置子板模組。

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前面單寬雙寬圖片都是氣冷商業級產品，強化導熱產品如下圖所示，具體參數參見FMC標準手冊。

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•FMC Carrier Card：

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如右圖所示，是一個6U尺寸的載卡最多可以設計1個單寬子板模組和1個雙寬子板模組或者3個子板模組。

載卡提供連線FMC子板模組的插槽（slot），並且在載卡上預留恰當的空間給子板模組，一般按照子板模組的形狀來設計。

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載卡為子板模組預留區域的設計根據子板模組的構成FMC標準手冊中作如下要求：

1、IO區域（如右圖陰影部分）、前面板支撐和連線器支架在載板上的區域不能放置任何元器件，有過孔也必須做絕緣處理；

2、子板模組下方其餘區域在載卡上可以放置一些小型元器件，但最大高度有限制：對10mm高度的子板模組不能超過4.7mm，8.5mm的不能超過3.2mm。

連線引腳分布

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右圖是連線器母座和工座。按引腳數來分，有400引腳的FMC HPC（high pin connector）和160引腳的FMC LPC（low pin connector）。其排列方式為40行x10列，行由數字1-40排列，列由ABCDEFGHJK順序表示，LPC相比於HPC行不變，列只有CDGH，且相應引腳定完全一致， 所以LPC和HPC在機械結構和電氣特性上是可以互相兼容的。

FMC的引腳分為電源信號引腳、JTAG信號引腳、IIC信號引腳、地址設定引腳、相應的控制檢測信號引腳、以及吉比特接口信號引腳（gigabit interface）和普通用戶信號引腳（user defined pins）及其時鐘信號引腳。其中的信號傳輸及其時鐘信號引腳都是按照差分對標準來定義的。

吉比特接口信號（用DP表示，data pairs）引腳有20對，能夠傳輸10組差分輸入輸出信號，其電平峰峰值不能超過1V，速度最大能夠設計到10Gbit/s。

普通用戶在使用時，FMC的部分引腳最好連線到同一個FPGA的Bank上面，保證其引腳電平相等。定義建議連到相同FPGA Bank的引腳分別稱為bank A、bank B。對於低引腳數的FMC其bank A信號有34對，高引腳數的有58對，分別可以傳輸17對和29對差分信號；而bank B只在高引腳數FMC上有，信號對引腳有22對，可以傳輸11對差分信號。用戶定義引腳信號電平採用LVDS和LVTTL信號標準，速度可以設計100Mbps到2Gbps。

FMC信號匹配阻抗按照單端50歐，差分100歐要求來設計。

FRU

FRU是FMC當中的一個重要環節，FRU指的是Field Replaceable Unit，也就是域可更換單元，這部分一般存儲在FMC Mezzanine Module上的EEPROM上面。如果FRU信息出現問題，FMC很可能無法正常工作，甚至無法正常上電。