EACEAN 文档编号:SCD000 “蓝宝石”FPGA开发板 用户使用手册 EACEAN c上海星尘电子科技有限公司版权所有,2008 上海星尘电子有限公司 作者: Edison liu 审核: FPGA Group 版本V12 上海星尘电子科技有限公司版权所有,2009www.seacean.comcn 地址:上海市光华路18号晶森商务大厦A座2层B-6邮编:201108电话:021-64426867
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EACEAN 目录 目录 简介 系统结构 硬件资源 概况 硬件资源及FPGA-O分配 1.电源 2.用户自定义按键 3.复位 4.网口… 5.ADDA接口 6.系统的配置 4567789 7.扩展接口… 8.2C扩展口-P4,如下图 10 拔码开关 10 10.蜂鸣器 11.PS2接口 2.LED指示灯… 13.VGA输出 14.数码管 234 15.RS232接口… 16.LCD接口 17.系统时钟 16 18.RAM存储器 实验案例 技术服务 上海星尘电子科技有限公司版权所有,2009www.seacean.comcn 地址:上海市光华路18号晶森商务大厦A座2层B-6邮编:201108电话:021-64426867
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EACEAN 简介 蓝宝石FPGA开发板,专为初、中级FPGA学习及开发者设计的通用型开发板,在FPGA 的I0资源有限的情况下,尽可能多的集成硬件资源与接口,以满足不同的学习与开发者的不 同需要。 开发板可通过板上 Xilinx Platform flash、以及 USB JTAG接口或并口下载线为FPGA 配置程序。该板与所有版本的 Xilinx ISE工具(包括免费的 Web Pack)兼容。随板卡配备 所有与使用相关的配件,包括USB电源线、网线、RS232串口线、液晶屏等。同时,此板与 Microblaze嵌入式开发套件(EDK)以及Xinx的 Pico blaze相兼容,支持开发者基于FPGA 的嵌入式系统开发。 系统结构 板卡的结构如下图所示 数码管 16×2字符点阵液晶屏 2个RS232串口 电源接口 蓝宝石JFA开发 模拟信号端口 围时过 可“3 Ir IQ端口接口 拨动开关(SW18)按键(PB1-2蜂鸣器 JTAG接口LED(LED⑨(按下为低电平) (按下为低电平) Buzzer 上海星尘电子科技有限公司版权所有,2009www.seacean.comcn 地址:上海市光华路18号晶森商务大厦A座2层B-6邮编:201108电话:021-64426867
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ©上海星尘电子科技有限公司版权所有, 2009 www.seacean.com.cn 地址：上海市光华路 18 号晶森商务大厦 A 座 2 层 B-6 邮编： 201108 电话：021-64426867 3 简介 蓝宝石 FPGA 开发板，专为初、中级 FPGA 学习及开发者设计的通用型开发板，在 FPGA 的 IO 资源有限的情况下，尽可能多的集成硬件资源与接口，以满足不同的学习与开发者的不 同需要。 开发板可通过板上 Xilinx Platform Flash、以及 USB JTAG 接口或并口下载线为 FPGA 配置程序。该板与所有版本的 Xilinx ISE 工具( 包括免费的 WebPack ) 兼容。随板卡配备 所有与使用相关的配件，包括 USB 电源线、网线、RS232 串口线、液晶屏等。同时，此板与 MicroBlaze 嵌入式开发套件（EDK）以及 Xilinx 的 PicoBlaze 相兼容，支持开发者基于 FPGA 的嵌入式系统开发。 系统结构 板卡的结构如下图所示：
EACEAN 硬件资源 概况 ◆主芯片:采用50万门的 XilinX SPartan3 FPGA-XO3s500E,208脚贴片封装; 集成一片8MX8 bit sdram,可工作于133Mhz时钟频率下; ◆集成1块4 M EEPROM XCF04S配置芯片; ◆集成1路VGA视频显示(注意:仅显示8种颜色); ◆集成1路10M100M自适应网络接口,以支持嵌入式系统; ◆集成2路UART接口,以支持嵌入式系统; ◆集成2个PS2接口 ◆集成一路12bit串行AD(芯片:AD7476) ◆集成一路8bit串行DA(芯片:AD5300); 集成一个16X2字符点阵LCD; ◆集成一个7段4位数码管; ◆集成1个8位拔码开关; ◆集成10个LED指示灯 ◆集成蜂鸣器一个 ◆集成用户按键12个; 外扩2条GPO接口,共20个扩展I0 硬件资源及FPGA分配 1.电源 系统要求5ⅦC/1.5A电源输入,板上有两个电源输入接口,分别为J7与J8,如下图 上海星尘电子科技有限公司版权所有,2009www.seacean.comcn 地址:上海市光华路18号晶森商务大厦A座2层B-6邮编:201108电话:021-64426867
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ©上海星尘电子科技有限公司版权所有, 2009 www.seacean.com.cn 地址：上海市光华路 18 号晶森商务大厦 A 座 2 层 B-6 邮编： 201108 电话：021-64426867 4 硬件资源 概况 主芯片：采用 50 万门的 Xilinx SPARTAN3E FPGA-XC3S500E，208 脚贴片封装； 集成一片 8M X 8bit SDRAM，可工作于 133Mhz 时钟频率下； 集成 1 块 4M EEPROM XCF04S 配置芯片； 集成 1 路 VGA 视频显示(注意：仅显示 8 种颜色)； 集成 1 路 10M/100M 自适应网络接口，以支持嵌入式系统； 集成 2 路 UART 接口，以支持嵌入式系统； 集成 2 个 PS2 接口； 集成一路 12bit 串行 AD (芯片：AD7476)； 集成一路 8bit 串行 DA (芯片：AD5300)； 集成一个 16X2 字符点阵 LCD； 集成一个 7 段 4 位数码管； 集成 1 个 8 位拔码开关； 集成 10 个 LED 指示灯； 集成蜂鸣器一个； 集成用户按键 12 个； 外扩 2 条 GPIO 接口，共 20 个扩展 IO； 硬件资源及 FPGA-IO 分配 1．电源 系统要求 5VDC/1.5A 电源输入，板上有两个电源输入接口，分别为 J7 与 J8，如下图：
EACEAN 5v oc USB 5V DC 其中,J8为 USB TYPEA型接口,可以通过随板卡附带的USB线与电脑的USB接口相连, 由电脑提供5V电源输入,这样可以大大方便用户的使用。S1为电源开关,控制板上电源的 开关,如下图: FF N 2.用户自定义按键 板上提供12个用户自定义按键,PB1-PB12,如下图 上海星尘电子科技有限公司版权所有,2009www.seacean.comcn 地址:上海市光华路18号晶森商务大厦A座2层B-6邮编:201108电话:021-64426867
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ©上海星尘电子科技有限公司版权所有, 2009 www.seacean.com.cn 地址：上海市光华路 18 号晶森商务大厦 A 座 2 层 B-6 邮编： 201108 电话：021-64426867 5 其中，J8 为 USB TYPEA 型接口，可以通过随板卡附带的 USB 线与电脑的 USB 接口相连， 由电脑提供 5V 电源输入，这样可以大大方便用户的使用。S1 为电源开关，控制板上电源的 开关，如下图： c 2．用户自定义按键 板上提供 12 个用户自定义按键，PB1-PB12，如下图：
EACEAN R96 R97 c33 2 3 R100 :161 c36 c37 4 5 R102 C39 C40 8 R105 R106 B10 PB11 PB12 C42 c43e 米 0 用户可根据编程需要,对这12个按键的属性进行定义。与按键对应的FPGA管脚如下表 按键管脚配置: 按键号PB1PB2PB3|PB4PB5PB6|PB7PB8PB9|PB10PB11PB12 I0管脚P58P71P72P9154P57P43P51P169P31P32P33 默认状态输入为高电平,按下按键后,输入变为低电平。具体使用以及按键的消抖编程 方法请参考实验案例。 3.复位 FPGA是可编程式ASIC器件,他本身没有独自的系统,所以,也就不存在系统复位功能 但在“蓝宝石”板卡上,设计的独立的按键PB14,用于用户编程时,作为FPGA内部逻辑的 外部复位信号。当然,此按键也可作为用户自定义按键使用。默认状态输入为高电平,按下 按键后,输入低电平信号。此信号与FPGA的P6脚相连。 PB14 c110 R128 Sustem Reset 上海星尘电子科技有限公司版权所有,2009www.seacean.comcn 地址:上海市光华路18号晶森商务大厦A座2层B-6邮编:201108电话:021-64426867
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ©上海星尘电子科技有限公司版权所有, 2009 www.seacean.com.cn 地址：上海市光华路 18 号晶森商务大厦 A 座 2 层 B-6 邮编： 201108 电话：021-64426867 6 用户可根据编程需要，对这 12 个按键的属性进行定义。与按键对应的 FPGA 管脚如下表- 按键管脚配置： 按键号 PB1 PB2 PB3 PB4 PB5 PB6 PB7 PB8 PB9 PB10 PB11 PB12 IO 管脚 P58 P71 P72 P91 54 P57 P43 P51 P169 P31 P32 P33 默认状态输入为高电平，按下按键后，输入变为低电平。具体使用以及按键的消抖编程 方法请参考实验案例。 3．复位 FPGA 是可编程式 ASIC 器件，他本身没有独自的系统，所以，也就不存在系统复位功能。 但在“蓝宝石”板卡上，设计的独立的按键 PB14，用于用户编程时，作为 FPGA 内部逻辑的 外部复位信号。当然，此按键也可作为用户自定义按键使用。默认状态输入为高电平，按下 按键后，输入低电平信号。此信号与 FPGA 的 P6 脚相连
EACEAN 4.网口 网口J6位于电源接口的下面,采用标准的RJ45接口,其PHY接口芯片采用inte1公司的 LXT971A。网络的应用请参考相关的实验案例 J6 ETHERNET o1 C11 C12 5.ADDA接口 板上集成一片12bit的AD及一片8bit的DA,分别为ADI公司的AD7476与AD5300,这 两款芯片都为SPI接口。具体的编程使用请参考相关的实验案例。 AD/DA通过接口TS1与外部信号相连,如下图: TSI UCC Analog Out Analog In GND D的输入的输入信号有3种选择,通过跳线短路P3的相应管脚来选择,如下图: AD_in Select 58on=Ts1-》n 34 on =UR1->An 12 on= Aout->AIn 当56脚短路时,AD的输入被选为TS1接口相应的信号;34脚短路时,可变电阻器VRl 的输出端作为AD的输入,VR1如下图: 上海星尘电子科技有限公司版权所有,2009www.seacean.comcn 地址:上海市光华路18号晶森商务大厦A座2层B-6邮编:201108电话:021-64426867
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EACEAN URI 通过调节R1的阻值,可以线性的改变AD的输入电平信号;当12脚短路时,AD的输入 信号即为DA的输出,形成一个内部的循环 信号名 DAC_CS DAC SCLK DAC SDIN ADC_CS ADC_SCLKADC_sDUT I0管脚 P11 6.系统的配置 FPGA的程序配置支持JTAG下载与板上 FLASH的自动下载,进行FPGA编程与调试时,多 采用JTAG方式配置程序,接口为P2,如下图 吕芦器p2 6 FPGA JTA6 具体的配置方法及步骤请参考实验案例 当需要板卡上电自动配置时,可采用 FLASH模式。板上集成了4Mbit的XCFO4S做为配置 芯片,采用 Master serial配置模式。FPGA的配置方法很多,请参考 XILINX公司的相关文 档,这里我们做具体描述。 JTAG配置与 Master serial配置的选择通过P1来选择,如下图: CONFIG MODE SETTING 321 20N■JTAG 3 2 ON MASTER SERIAL 同时,本板集成了PB13按键,在 Master seria1配置模式下,可以通过按下此按键来对 FPGA重新配置,即系统上电后,用户可以按下此按键,FGA重新把程序从XCF04S中读取到 上海星尘电子科技有限公司版权所有,2009www.seacean.comcn 地址:上海市光华路18号晶森商务大厦A座2层B-6邮编:201108电话:021-64426867
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EACEAN FPGA内部RAM中运行 PB13 e FPGA Repr ogr am 7.扩展接口 板上集成了以下扩展口 1)如下图,J9-用户自定义扩展I0(0)-10(15)。 20 9 昌百昌昌豆 对应的FPGA管脚如下表: 信号1000102103I0410510607 I0管脚P69P68P65P64P63P62P61P6o 信号号08I09I01010110121013I04I015 I0管脚P41P42P45P47P48P49P50P55 2)如下图,P7-用户自定义扩展I0(16)-10(19)。 上海星尘电子科技有限公司版权所有,2009www.seacean.comcn 地址:上海市光华路18号晶森商务大厦A座2层B-6邮编:201108电话:021-64426867
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EACEAN P7 I019 I18 I017 I016 GND 3.3U 对应的FPGA管脚如下表: 信号01610171018019 I0管脚|P36P35P40P39 8.I2C扩展口-P4,如下图 P4 I2C GND SDA 3.3U 板上集成了I2C总线的 EEPROM-M24C04,其中I2C的SDA与SCL信号与FPGA的I0相连, 同时通过P4将信号引出,以方便用户扩展及测试使用。I2C信号与FPGA的管脚对应关系如 下表 信号 SDA I0管脚 P12 P15 9.拔码开关 板上集成了一个8位的拔码开关SW1,如下图 上海星尘电子科技有限公司版权所有,2009www.seacean.comcn 地址:上海市光华路18号晶森商务大厦A座2层B-6邮编:201108电话:021-64426867
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ©上海星尘电子科技有限公司版权所有, 2009 www.seacean.com.cn 地址：上海市光华路 18 号晶森商务大厦 A 座 2 层 B-6 邮编： 201108 电话：021-64426867 10 对应的 FPGA 管脚如下表： 信号 IO16 IO17 IO18 IO19 IO 管脚 P36 P35 P40 P39 8．I2C 扩展口--P4，如下图 板上集成了 I2C 总线的 EEPROM-M24C04，其中 I2C 的 SDA 与 SCL 信号与 FPGA 的 IO 相连， 同时通过 P4 将信号引出，以方便用户扩展及测试使用。I2C 信号与 FPGA 的管脚对应关系如 下表： 信号 SDA SCL IO 管脚 P12 P15 9．拔码开关 板上集成了一个 8 位的拔码开关 SW1，如下图：