FPGA开发板使用说明书.doc

THSOPC-3型 FPGA开发板目 录第一章　综述 1第二章　系统模块 1第三章　软件的介绍 10第四章　USB 电缆的安装与使用 271天煌科技 　　 　　　 天煌教仪 THSOPC-3型 FPGA开发板第一章　综述THSOPC-3型 FPGA开发板是根据现代电子发展的方向，集EDA和SOPC系统开发为一体的综合性实验开发板，除了满足高校专、本科生和研究生的SOPC教学实验开发之外，也是电子设计和电子项目开发的理想工具一、实用范围：l 自主创新应用开发；l 单片机与FPGA联合开发；l IC设计硬件仿真；l 科研项目硬件验证与开发；l 高速高档自主知识产权电子产品开发；l 毕业设计平台；l 研究生课题开发；l 电子设计竞赛培训；l 现代DSP开发应用；l 针对各类CPU IP核的片上系统开发；l DSP Biulder系统设计。

二、硬件配置：THSOPC-3型 FPGA开发板基于Altera Cyclone II 器件的嵌入式系统开发提供了一个很好的硬件平台，它可以为开发人员提供以下资源：l 支持+5V 电源适配器直接输入或者USB接口供电， 5V、3.3V、1.2V混合电压源；l FPGACycloneII FPGA EP2C8，40万门，2个锁相环；l isp单片机AT89S8253isp单片机AT89S8253及开发编程工具，MCS51兼容，12KB isp可编程Flash ROM，2KB ispEEPROM，都是10万次烧写周期；2.7-5.5V工作电压；0-24MHz工作时钟；可编程看门狗；增强型SPI串口，9个中断源等此单片机可与FPGA联合开发，十分符合实现当今电子设计竞赛项目的功能与指标实现；l EPM3032 CPLD；l 4 Mbits 的EPCS4 配置芯片；l 512KB高速SRAM；l 20MHz 高精度时钟源（可倍频到300MHz）；l 4 个用户自定义按键；l 8 个用户自定义开关；l 8 个用户自定义LED；l 2 个七段码LED；l 标准AS 编程接口和JTAG调试接口；l 两个标准2.54mm扩展接口，供用户自由扩展；l RS-232 DB9串行接口；l PS/2键盘接口；l VGA接口；l 4X4键盘；l 液晶显示屏20字X4行；l USB-Blaster编程器，可对FPGA通过JTAG口编程、调试、测试；单片机编程ByterBlasreMV编程器；l 光盘：配套子程序库、资料、编程软件、实验指导书。

第二章　系统模块一、系统组成本节将重点介绍开发板上所有的组成模块图2-1是整个开发板的模块布局图，表2-1是对应的组成部分及其功能的简单描述图2-1 开发板的模块布局图序 号名 称功 能 描 述U1CycloneⅡCyclone II主芯片 EP2C8Q208C存 储 单 元U5SRAM512KB高速SRAM，即 256K×16bitsU2U10EPCS4EPCS164 Mbits 主动串行配置器件接 口 资 源U7，UARTRS-232标准 9 针串口VGAUSBVGA接口PS/2 PS/2键盘接口P_FPGAFPGA I/O口P_MCU单片机液晶键盘接口P_ADDA扩展接口超高速ADC/DAC板/7寸数字TFT彩色液晶屏接口JTAGJTAG 调试接口供用户下载FPGA代码，实时调试 Nios II CPU， 以及运行QuartusII提供的嵌入式逻辑分析仪 SignalTap II 等ASAS 编程接口待用户调试FPGA成 功后，可通 过该接 口将 FPGA 配置代码下载到配置器件中MCU_DLOAD单片机编程接口用户可通 过该接 口将单片机烧录程序下载到配置器件中人 机 交 互S1～S8自定义按键8个用户自定义按键，用于简单电平输入，该信号直接与FPGA的IO相连K5单片机复位按键单片机AT89S8253的复位按键DS1~DS8用户自定义LED8个用户自定义LED,用于电平高低的显示，该信号直接与FPGA的IO相连LED1～LED2七段码LED静态七段码LED，用于简单数字、字符显示，直接由CPLD的IO驱动时 钟 输 入Y1晶振高精度20MHz时钟源，用户可以用FPGA内部PLL或分频器来得到其它频率的时钟电 源POWERJ6直流电源输入直流电源适配器插座，适配器要求为+5V/1AUSBUSB供电接口直接用USB线连接PC机提供+5V供电表2-1　系统组成部分及其功能描述二、各个模块及其硬件连接详细说明1． Cyclone II EP2C8 FPGA（U1）继Altera公司成功推出第一代Cyclone FPGA后，Cyclone一词便深深的烙在广大硬件工程师心中，一时间它便成为低功耗、低价位以及高性能的象征。

然而在去年，Altera 公司再一次发布第二代Cyclone FPGA，与第一代相比，加入了硬件乘法器，同时内部存储单元数量也得到了进一步的提升，相信Cyclone II比它的鼻祖Cyclone而言，会表现出更加出色的性能本开发板上采用的FPGA是EP2C8Q208C8，它便是Altera Cyclone II系列中的一员，采用208引脚的PQFP封装表2-2列出了该款FPGA的所有资源特性LesLes8,256 33,216M4K Memory BlocksM4K Memory Blocks36105所有 RAM Bits165,888 483,84018×18 硬件乘法器1835PLLsPLLs24表 2-2 EP2C8Q208C8资源列表开发板上提供了两种途径来配置 FPGA：l 使用Quartus II软件，配合下载电缆从JTAG接口下载FPGA所需的配置数据，完成对 FPGA的配置这种方式主要用来调试FPGA或Nios II CPU，多在产品开发初期使用l 使用Quartus II软件，配合下载电缆，通过AS接口对FPGA配置器件进行编程，在开发板下次上电的时候，会完成对FPGA的自动配置。

这种模式主要用来产品定型后，完成对 FPGA 代码的固化，以便产品能够独立工作2． SRAM（U5）开发板上的SRAM由 3.3V CMOS静态RAM IS61LV25616组成容量为256K×16bits的存储空间，高速度SRAM和高带宽数据总线，保证了Nios II CPU可以工作在非常高效的状态本开发板所用的SRAM为-10等级的，这就意味着Nios II CPU可以在16位总线带宽情况下，以100MHz的速度进行读写操作，数据吞吐率高达到200Mbyets/SSRAM与FPGA的硬件连接见表2-3FPGA引脚U5引脚信号说明FPGA引脚U5引脚信号说明371A0479D2392A14810D3403A28413D4414A38614D5435A48715D69018A58816D79219A67429D89420A77230D99521A87031D109622A96932D118123A106835D128024A116736D137725A126437D147626A136338D157527A146040UB#5842A156139LB#5743A165941OE#5644A178917WE#457D0446CS#468D1/28NC表 2-3 SRAM与FPGA的硬件连接注： 1））‘/’表示没有连接。

2））‘#’表示低电平有效3． RS-232 接口（UART, U7）UART是一个标准的DB9孔连接头，通常用于FPGA和计算机以及其它设备间通过RS-232 协议进行简单通信U7是一个电平转换芯片—MAX3232，负责把发送的LVCMOS信号转换成 RS-232电平，同时把接收到的RS-232电平转换成LVCMOS信号由于目前的设计开发中，RS-232通信仅仅是为了进行系统调试或简单的人机交互，所以在开发板设计时，仅在DB9孔接口中保留了通信时必须的RXD和TXD信号RS-232与FPGA的硬件连接见表2-4FPGA 引脚UART 引脚信号说明FPGA 端PC 端1042TXD’RXD1033RXD’TXD/5/GND表2-4　SRAM与FPGA的硬件连接注：TXD和RXD在UART中已经交换，如果与计算机通信，仅需要一条串口延长线便可，无需交叉4． JTAG 调试接口（JTAG）在FPGA开发过程中，JTAG是一个不可少的接口，因为开发人员需要下载配置数据到 FPGA在 Nios II开发过程中，JTAG更是起着举足轻重的作用，因为通过JTAG接口，开发人员不仅可以对 Nios II系统进行仿真调试，而且还可以下载代码或用户数据到 CFI Flash 中。

开发板上提供如图2-2 所示的10针插座，其每个插针的信号定义见表2-5图2-2　开发板上的 JTAG 调试插座JTAG 插座信号定义JTAG 插座信号定义1TCK6/2GND7/3TDO8/4Vcc(3.3V)9TDI5TMS10GND表2-5　JTAG插座信号定义注： ‘/’表示该插针没有任何信号5． AS编程接口（AS）AS 接口主要用来给板上的EPCS4行编程，故称其为编程接口，板上也是采用图2-2示的10针插座，其信号定义见表2-6AS插座信号定义AS 插座信号定义1DCLK6nCE2GND7DATAOUT3CONF_DONE8nCS4Vcc(3.3V)9ASDI5nCONFIG10GND表2-6　JTAG插座信号定义6． 自定义按键（K1～K4）为了方便开发人员作一些简单的、手动的逻辑输入，开发板上提供了4个用户自定义按键这四个按键连接到了FPGA的四个IO引脚上，具体的定义和使用则有开发人员自由决定按键与FPGA的硬件连接见表2-7FPGA 引脚按键编号FPGA 引脚按键编号97K1101。