2.1FPGA讲授尝试体系体系资本

FPGA讲授尝试体系是基于Altera CycloneIV器件而研发的一款数字逻辑（FPGA）立异研发平台，它能够或许为研发职员供给以下资本：
基于Altera CycloneIVEP4CE6E22C8N FPGA的焦点板
8位用户自界说按键开关
8位用户自界说拨动开关
8位用户自界说LED灯显现
4X4矩阵键盘写入
8位七段数码管显现
16X16矩阵点阵显现
1602LCD字符液晶显现
12864LCD点阵图形显现液晶屏
四向交通灯节制模子块
三层电梯仿照模子块
直线DC机电及动弹速率测速节制模子块
步进机电节制模子块
8位并行高速ADC变更模子块
2路8位高速并行DAC变更模子块
喇叭/蜂鸣器毗连口模子块
VGA节制毗连口模子块
2路串行毗连口模子块
PS2鼠标/键盘节制模子块
电源办理模子块

2.2FPGA讲授尝试体系体系功效

FPGA讲授尝试体系是在颠末持久用户须要考查后，调集今朝市道上和现实利用须要，同时统筹入门先生和资深研发工程师的利用须要而研发的。就资本而言，它已涵盖了根本模子块、节制类模子块、通讯类、单片机节制等方面的内容。





图2-1FPGA讲授尝试体系功效框图

本节将重点简介研发体系全数的组成模子块和各模子块地点电子回路板的地位和各模子块在体系中所起的感化。

图2-2FPGA讲授尝试体系模子块组成框图

模子块地位	称号	功效描写
2	Cyclone IVFPGA	主芯片EP4CE6E22C8N焦点板
输入显现模子块
15	八位七段数码管	利用四位一体的共阴高红七段数码管两个组成八位七段数码管显现模子块，用来尝试中数了的显现。
7	八位LED灯	白色LED灯，用来二进制数值的显现
17	16X16矩形点阵	16X16点阵。输入简洁的图形，颠末持续节制可显现直观的静态结果。
1	12864图形点阵LCD	供给128*64图形化点阵式液晶显现
16	1602字符型LCD	用来字符显现利用
用户写入模子块
8	拨动开关	能坚持凹凸电平，颠末手动节制为体系供给安稳的逻辑旌旗灯号。
9	按键开关	不带自锁功效的按键，颠末手动节制为体系供给脉冲旌旗灯号。
13	4X4矩阵键盘	4×4键盘首要是颠末编程实现0～F的写入，也能够或许作为一个节制键。
毗连口资本
16	VGA毗连口	颠末编程实现VGA显现输入
18	PS/2毗连口	接鼠标、键盘，用来两者的节制
	串行毗连口	供给2路毗连PC机的串行口，用来PC机与尝试体系的数值传输
3	旌旗灯号源毗连口	对晶振实施多级分频，能同时供给四组不一样频次的方波旌旗灯号供利用者选用。同时供给幅度、频度可调的仿照旌旗灯号源供别的模子块利用。
功效模子块单位
5	直线DC机电	供给一起速率可控、可测的直线DC机电模子块
	步进机电	供给一起四相位步进最小7.5度步进机电
	喇叭/蜂鸣器	颠末对其写入不一样频次的旌旗灯号发声
4	ADC变更	供给一个8通道8位并行ADC变更模子块
10	DAC变更	8位D/A变更芯片，实现D/A功效，颠末法式高速持续节制可实现不一样动摇线输入
11	DAC变更	8位D/A变更芯片，实现D/A功效，颠末法式高速持续节制可实现不一样动摇线输入
6	交通灯	12个红黄绿灯交通灯方式摆列，可做交通灯或舞台灯光尝试
12	三层电梯仿照	仿照三层电梯的开关门、请求旌旗灯号等

表2-1体系组成局部及其功效描写

2.3 FPGA焦点板模子块申明

本节将重点简介焦点板全数的组成模子块和各模子块地点电子回路板的地位和各模子块在体系中所起的感化。

HH-FPGA-EP4CE6焦点板（正面图）

图2-3焦点板模子块地位图

焦点板位号	称号	功效描写
U2	CycloneIV	主芯片EP4CE6E22C8N
调理测试毗连口
JP8	JTAG调理测试毗连口	JTAG供用户下载FPGA代码，下载装备芯片代码，当场及时调理测试Nios II CPU，和运转Quartus II供给的嵌入式逻辑剖析仪SignalTap II等；
J2	USB调理测试毗连口	板载USB-BLASTER调理测试器功效；
存储单位
U8	SDRAM	8Mbytes SDRAM
U1	EPCS4	4 Mbits主动串行装备器件
写入/输入装备
U4	晶振	高切确度50MHz时钟源，用户能够或许用FPGA外部PLL或分频器来获得别的频次的时钟
S1	复位按键	该按键在调理测试Nios II CPU时，能够或许作为复位旌旗灯号，固然也能够或许由用户自界说为别的功效写入
拓展毗连口
JP1-JP7	10芯FPGA I/O写入输入插头座	供给七个2.54mm规范间距的十芯毗连供词用户单单独利用
电源
J1	直线DC电源写入	直线DC电源适配器插头座，适配器请求为+5V/1A
U3-U7	电源办理	担任供给板上所需的5V、3.3V、2.5V、1.2V电压（V）

表2-2体系组成局部及其功效描写


下面对板上的各个模子块及其硬件毗连作具体申明。

2.3.1Cyclone IV EP4CE6E22C8N

HH-FPGA-EP4CE6焦点板上利用的FPGA是Altera Cyclone IV EP4CE6E22C8N，这款FPGA的资本特征以下。
6，272 LEs（逻辑单位）
270K total RAM bits
15 Embedded multipliers（18×18硬件乘法器）
2PLLs（锁相环）
91User I/O pins（用户可用I/O）
Fineline PGFP144-pin package（封装）

2.3.2JTAG调理测试毗连口

HH-FPGA-EP4CE6焦点板上预留有JTAG毗连供词用户下载代码。JTAG毗连口既能够或许当作焦点板FPGA的调理测试/编程毗连口，也能够或许用来对其装备器件实施编程。
焦点板上供给JTAG调理测试毗连口为以下图2-4所示的10针插头座，其每一个插针的旌旗灯号界说见表2-3。


表2-3JTAG插头座旌旗灯号界说
注： ‘/’表现该插针不任何旌旗灯号。

2.3.3USB调理测试下载毗连口

HH-FPGA-EP4CE6焦点板板载USB下载调理测试器，用户只须要一根USB-B毗连线便可实现法式的调理测试和载入。

2.3.4存储单位模子块

FPGA装备芯片EPCS4
板上利用的装备芯片为Altera公司出产的串行主动装备芯片EPCS4S08。Altera公司的串行装备器件是业界最廉价钱的装备器件。功效含有归纳综合在体系编程（ISP）才能和屡次编程才能，这类新型串行装备器件作为Cyclone™FPGA器件在大容量（KV）廉价钱利用范畴的完善补充，使得FPGA和装备器件相调集，供给一种尽能够或许最廉价钱的完整的可编程片上体系（SOPC）处理计划。EPCS4SI8N器件的型号标识与功效数值如表2-4所示：



表3-3EPCS4器件功效数值
本焦点板对其装备芯片EPCS4实施编程能够或许颠末以下方式：
用编程电缆颠末焦点板上的JTAG调理测试毗连口，将QuartusII编译天生的对应装备器件的.Jic文件实施装备编程。

SDRAM存储模子块
焦点板的SDRAM为一片3.3V同步静态RAM容量（KV）为4M×16bits的存储空间。高速率SDRAM和高带宽数值总线，保障了Nios II CPU能够或许功课在很是高效的状况。

2.3.5写入/输入装备

晶振
焦点板上供给了高切确度、高安稳性50MHz时钟，该时钟间接与FPGA的PIN-23（GCLK0）引脚相连。
若是设想职员须要别的频次时钟源，能够或许在FPGA外部实施分频或利用FPGA外部PLL倍频等路子来获得。

复位按键
研发板上有一个复位按键，位于焦点板的左下角。复位按键下面的LED为复位唆使，当复位按键按下时（低电平），LED亮。
复位按键毗连到FPGA的PIN_24引脚上，能够或许供研发职员作为Nios II CPU的复位旌旗灯号。固然也能够或许作为通俗的按键来利用。

2.3.6电源办理毗连口

焦点板单单独利用时，仅需从Power电源适配器毗连口写入＋5V直线DC电压（V）便可（焦点板的左上角处）。用户须要出格注重的是，拔出电源适配器毗连口的插头必须为内正外负供电极性，如图2-3示。为了保障体系能够或许安稳功课，电源适配器功率（W）最好在5V/1A以上。