FPGA及其开发板简介

FPGA开发板FPGA开发板ALTERA FPGA是世界上十几家生产CPLD/FPGA的公司中最大的可编程逻辑器件供应商之一，生产的FPGA产品有：FLEX6000/8000/10K、APEX20K、ACEX1K、APEXⅡ、Mercury、Excalibur、Cyclone、Stratix、CycloneⅡ和StratixⅡ等系列。

Altera的FPGA器件采用钢铝布线的先进CMOS技术，具有非常低的功耗和相当高的速度，而且采用连续式互连结构，提供快速的、连续的信号延时。

Altera器件密度从300门到400万门，能很容易地集成现有的各种逻辑器件，高集成度的FPGA提供更高的系统性能，更高的可靠性，更高的性能价格比。

Altera Cyclone系列FPGA是Altera公司2003年9月份推出的，基于1.5V，0.13μm 工艺，Cyclone 是一个性价比很高的FPGA系列。

其中EP1C3T144是Cyclone系列中的一员，共有2910逻辑单元，59904RAM bits，1个PLLs，最多有104个用户I/O，可以说这款FPGA的资源非常丰富，足够满足大型设计的需要。

本公司因此特推出Cyclone EP1C3T144C8 FPGA开发板，该开发板功能强大，接口丰富，可做大型综合实验。

FPGA开发板硬件资源主要有：1、Altera EP1C3T144C8 FPGA芯片2、Altera 串行配置芯片EPCS13、DAC0832芯片4、ADC0809芯片5、液晶接口6、TP3057PCM编解码芯片7、八位高亮数码管8、八位拨码开关9、4×4阵列键盘10、4个复位轻触按键11、9个高亮发光二极管（红、绿、黄色各三灯）12、双刀双掷继电器13、异步通信串口（UART）14、双有源晶振（24MHz和32.768MHz）15、5V，3.3V，1.5V电源管理系统FPGA开发板带以下DEMO程序：1、FPGA实现流水灯实验2、FPGA实现电子钟实验3、FPGA实现串口发送实验4、FPGA实现串口接收、点阵显示实验5、FPGA实现矩阵键盘和点阵显示（实时扫描方式）6、FPGA实现矩阵键盘和数码管显示（延时扫描方式）7、FPGA实现AD转换、数码显示和拨码选择通道实验8、FPGA实现DA转换，产生锯齿、三角、正弦波；拨码开关选择波形9、FPGA实现液晶显示（并行控制）10、FPGA实现液晶显示（串行控制）11、FPGA实现TP3057音频编解码12、简单密码锁实验（按键＋继电器实验）FPGA开发板上的所有模块单元都已连线，省去了连线的烦恼，同时FPGA芯片所有可用I/O都通过自锁紧插座引出，方便做扩展实验，而且FPGA芯片由于管脚密集，在引脚插座旁都标有对应的管脚号，使您对所用的管脚一目了然。

ETL-002 Altera Cyclone III系列FPGA开发板简介概述ETL-002 FPGA开发板是以Altera公司的最新系列Cyclone III中的3C10为主芯片，并提供了极为丰富的芯片外围接口资源以及下载线，数据线以及资料光盘等。

除了这些硬件外，我们还提供了十多个接口实验，并公开了电路原理图和实验的Verilog源代码，以便于大家对照学习，并可以在该开发板上进行二次开发。

单板描述主芯片EP3C10提供了10320个逻辑单元（LE），46块SRAM（每块9K bits）, 23个18*18的乘法器。

开发板自带USB供电电路：您只需将USB线插上您的USB端口，无需外接＋5V直流电源，开发板即可工作。

开发板同时支持AS模式下载和JTAG模式下载。

程序固化既可通过JTAG口也可直接对板上的FLASH进行编程。

丰富的外围接口可满足常用的外设的人机交互，我们还将剩下未用的40个用户I/O引脚全部引出，使得您可以通过这些信号对本开发板进行电路扩展。

这些接口主要包括：PS2鼠标接口：可以将PS2鼠标的任何移动的信息反应在数码管上PS2键盘接口：可以将PS2键盘上的任意按键以16进制的信息反应在数码管上VGA显示器接口：可以将FPGA产生的信息反映在VGA显示器上。

开发板自带了动态彩条显示的功能双串口接口：可以与任何的串口设备相接。

开发板自带的演示程序是将PC上的超级终端中输入的任何信息返回PC 4位数码管：可以实时显示任何的数字信息。

开发板自带的演示程序实时地显示分钟和秒钟的信息。

4位LED灯：用于指示状态。

开发板自带了跑马灯实验。

4位按键开关：可用于复位等作用。

4位拨码开关：可用于电路的选择作用教学实验除了开发板的丰富的硬件资源外，我们还提供了数十个学习实验。

通过这些实验，您可以学习FPGA芯片，Quartus II软件和设计仿真和下载等FPGA的设计流程，然后将试验中程序执行的信息通过数码管，LED 灯，串口等板上的硬件直观的显示出来。

1.2.1 FPGA工作原理与简介如前所述，FPGA是在PAL、GAL、EPLD、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。

它是作为ASIC领域中的一种半定制电路而出现的，即解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路有限的缺点。

由于FPGA需要被反复烧写，它实现组合逻辑的基本结构不可能像ASIC那样通过固定的与非门来完成，而只能采用一种易于反复配置的结构。

查找表可以很好地满足这一要求，目前主流FPGA都采用了基于SRAM工艺的查找表结构，也有一些军品和宇航级FPGA采用Flash或者熔丝与反熔丝工艺的查找表结构。

通过烧写文件改变查找表内容的方法来实现对FPGA的重复配置。

根据数字电路的基本知识可以知道，对于一个n输入的逻辑运算，不管是与或非运算还是异或运算等等，最多只可能存在2n种结果。

所以如果事先将相应的结果存放于一个存贮单元，就相当于实现了与非门电路的功能。

FPGA的原理也是如此，它通过烧写文件去配置查找表的内容，从而在相同的电路情况下实现了不同的逻辑功能。

查找表（Look-Up-Table）简称为LUT，LUT本质上就是一个RAM。

目前FPGA 中多使用4输入的LUT，所以每一个LUT可以看成一个有4位地址线的的RAM。

当用户通过原理图或HDL语言描述了一个逻辑电路以后，PLD/FPGA 开发软件会自动计算逻辑电路的所有可能结果，并把真值表（即结果）事先写入RAM，这样，每输入一个信号进行逻辑运算就等于输入一个地址进行查表，找出地址对应的内容，然后输出即可。

下面给出一个4与门电路的例子来说明LUT实现逻辑功能的原理。

例1-1：给出一个使用LUT实现4输入与门电路的真值表。

表1-1 4输入与门的真值表从中可以看到，LUT具有和逻辑电路相同的功能。

实际上，LUT具有更快的执行速度和更大的规模。

由于基于LUT的FPGA具有很高的集成度，其器件密度从数万门到数千万门不等，可以完成极其复杂的时序与逻辑组合逻辑电路功能，所以适用于高速、高密度的高端数字逻辑电路设计领域。

FPGA开发板简介一：概述该套FPGA开发板根据FPGA初学者的特点来设计的，是学生真正用得起的低成本的FPGA开发套件，开发板外观精悍小巧，但在功能方面则“五脏具全”，核心FPGA芯片采用Actel公司ProASIC3系列中的A3P030成员，基于Flash架构，具有单芯片、高安全性、高可靠性、高性能、上电即行、低功耗等特点，让学生可以体验FPGA设计的惊喜与激动。

二：配套资料1.提供培训教学PPT；2.提供A3P030数据手册；3.提供原理图、引脚分配资料；4.提供Libero8.3快速入门手册；5.丰富的实验例程，全部都以源代码形式提供；6.提供Libero 8.3集成开发环境；7.提供配套的Actel JTAG下载器；三：芯片资源1.基于非易失性Flash技术，单芯片解决方案，上电即行；2.高度的安全性，保护知识产权；3.高度的可靠性，固件错误免疫；4.采用精细颗粒架构VersaTile，资源利用率高；5.具有30K系统门规模，一定的应用领域；6.提供1kbit的片内可编程非易失性FlashROM，信息存储；7.灵活高效的全局时钟网络，提高设计性能；8.在封装上，A3P030有132-QFN和100-VQFP两种，该开发板采用100-VQFP封装；四：功能特点1.可以通过芯片内部的FlashROM进行数据存储；2.提供注释详尽、简单的入门源程序；3.板上的硬件资源有如下几种：4个按键；8个LED灯；2个7段数码管等功能器件。

而且把IO资源引脚引伸出来，且有良好的扩展性能，能够为用户的二次开发提供一个便捷的平台。

4.开发板可以完成的实验包括：数字电路中的组合电路、时序电路实验以及基于按键、LED灯，数码管的实验。

详细的实验教程和实验例程完整地验证了芯片的所有功能外设。

五．FPGA开发板实物图六：开发板使用注意事项1.开发板的系统电源电压为5V，注意避免连接高于5V电压的电源；2.在连接JTAG下载器或在连接引伸的IO口，应使开发板处于断电状态。

FPGA开发板使用手册一、硬件概述FPGA开发板是一种基于可编程逻辑器件（FPGA）的嵌入式系统开发板，它为电子工程师提供了一个高度灵活和可定制的平台，可用于开发各种数字系统，如通信、控制、数据处理等。

本手册旨在帮助用户了解和使用这款FPGA开发板，充分发挥其性能和功能。

二、开发板规格本开发板规格如下：1. 尺寸：90mm x 60mm x 1.6mm。

2. FPGA型号：Xilinx XC7020。

3. 内存容量：128MB DDR3。

4. 存储器：8GB eMMC。

5. 接口类型：USB 2.0，以太网 10/100Mbps，RS232等。

6. 电源电压：5V。

7. 重量：约15克。

三、硬件连接本开发板可通过以下方式与外围设备连接：1. USB接口：用于连接电脑进行编程和调试。

2. 以太网接口：用于连接网络。

3. RS232接口：用于连接其他串口设备。

4. GPIO接口：用于连接其他数字设备。

5. I2C接口：用于连接I2C总线设备。

6. SPI接口：用于连接SPI总线设备。

7. HDMI接口：用于显示输出。

8. SRAM接口：用于高速数据存储。

9. UART接口：用于串口通信。

四、FPGA设计工具安装与使用FPGA设计工具是用于编写和调试FPGA逻辑代码的软件环境。

本开发板支持的FPGA设计工具有Xilinx Vivado和Intel Quartus等。

用户需要根据所选工具，下载并安装相应的软件，然后按照软件说明进行安装和配置。

在安装过程中，请注意选择与本开发板兼容的版本和配置。

安装完成后，用户可以使用FPGA设计工具编写逻辑代码，并通过开发板的接口将代码下载到FPGA中运行。

五、FPGA设计基本原则在FPGA设计中，需要遵循以下基本原则：1. 模块化设计：将复杂问题分解为多个简单的子问题，逐个解决，便于调试和维护。

2. 尽量使用硬件加速器：利用FPGA的并行处理能力，提高系统性能。

FPGA助学板教材-睿智FPGA开发板硬件详解睿智FPGA助学板硬件详解开发板套件硬件是保证实验学习的基础，这部分内容主要针对硬件部分做简单描述，可适当阅读或翻查，特别是涉及到硬件接⼝定义等信息时，了解这部分内容很有必要。

同时，可与光盘附带的硬件原理图⼀并参考使⽤。

1.睿智FPGA助学板硬件1.1 总体介绍图1 助学板硬件实拍图主硬件资源1 .主芯⽚采⽤ALTERA公司最新四代FPGA CycloneIV系列EP4CE6E22C8N；2 .板载EPCS4N/EPCS16⼤容量串⾏配置芯⽚，⽀持JTAG/AS模式；3. 板载64MbitSDRAM,⽀持SOPC，NIOSII开发（很多价低的板不带SDRAM，⽆法⽀持NIOS SOPC开发）；4 .板载50MHz有源晶振，提供系统⼯作主时钟；5 .采⽤1117-3.3V稳压芯⽚，提供3.3V电压输出；6 .采⽤1117-1.2V稳压芯⽚，提供FPGA内核电压；7 .采⽤1117-2.5V稳压芯⽚，提供PLL电压；8 .精⼼的去耦设计，采⽤⼤量去耦电容；9. 提供5V直流电源插座；10. 提供⽅⼝USB接⼝电源插座；11. ⼀个系统复位按键Reset，也可做为⽤户输⼊按键；12. ⾃锁按键电源开关；13. LED电源指⽰灯；14. 精⼼设计分配的IO资源，所有IO引出,3个扩展接⼝，通⽤2.54mm间距，任由您⾃⼰扩展；15．JTAG下载接⼝对应下载的⽂件是.SOF，速度快，平常学习推荐使⽤此接⼝；16． AS下载接⼝对应下载的⽂件是.POF，速度较慢，需要固化程序时使⽤。

丰富外设资源1 .板载4个独⽴按键，可做按键控制，数字逻辑基础实验等；2 .板载4位LED发光⼆极管，可做LED控制，数字逻辑基础实验等；3. 板载4位数码管，频率计，秒表；4. 板载4位拨码开关，可做开关控制等实验；5 .设有1X20液晶屏排座，⽀持LCD1602，LCD12864，TFT液晶屏（不包括LCD，需另购）；6 .精密可调电阻，调节液晶背光；7 .板载1路蜂鸣器，可做发声及⾳乐实验；8 .PS2接⼝，可做PS/2键盘实验；9 .板载全新原装进⼝温度传感器芯⽚LM75A，可以做温度计实验；10 .RS232串⼝，可做串⼝通讯实验；11 .VGA接⼝，可做显⽰器实验等；12. I2C串⾏EEPROM AT24C08，做IIC总线实验；13 .红外线接收模块；1.2 FPGA的IO分配FPGA的硬件设计与单⽚机，ARM或DSP还是有所不同，MCU的IO通常功能都是固定好的，Datasheet要求某个引脚什么功能，就必须是什么功能。

FPGA介绍FPGA（Field－Programmable Gate Array），即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPL D等可编程器件的基础上进一步发展的产物。

它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。

FPGA简介背景目前以硬件描述语言（Verilog 或 VHDL）所完成的电路设计，可以经过简单的综合与布局，快速的烧录至 FPGA 上进行测试，是现代 IC 设计验证的技术主流。

这些可编辑元件可以被用来实现一些基本的逻辑门电路（比如AND、OR、XOR、NOT）或者更复杂一些的组合功能比如解码器或数学方程式。

在大多数的FPGA里面，这些可编辑的元件里也包含记忆元件例如触发器（Flip－flop）或者其他更加完整的记忆块。

系统设计师可以根据需要通过可编辑的连接把FPGA内部的逻辑块连接起来，就好像一个电路试验板被放在了一个芯片里。

一个出厂后的成品FPGA的逻辑块和连接可以按照设计者而改变，所以FPGA可以完成所需要的逻辑功能。

FPGA一般来说比ASIC（专用集成芯片）的速度要慢，无法完成复杂的设计，而且消耗更多的电能。

但是他们也有很多的优点比如可以快速成品，可以被修改来改正程序中的错误和更便宜的造价。

厂商也可能会提供便宜的但是编辑能力差的FPGA。

因为这些芯片有比较差的可编辑能力，所以这些设计的开发是在普通的FPGA上完成的，然后将设计转移到一个类似于ASIC的芯片上。

另外一种方法是用CPLD（复杂可编程逻辑器件备）。

CPLD与FPGA的关系早在1980年代中期，FPGA已经在PLD设备中扎根。

CPLD和FPGA包括了一些相对大数量的可以编辑逻辑单元。

CPLD逻辑门的密度在几千到几万个逻辑单元之间，而FPGA通常是在几万到几百万。

CPLD和FPGA的主要区别是他们的系统结构。

CPLD是一个有点限制性的结构。

FPGA_百度百科FPGA（Field-Programmable Gate Array）是可编程逻辑门阵列的缩写，是一种集成电路芯片。

与其他可编程芯片（如微控制器）不同的是，FPGA的结构可以随意配置和重新配置，因此具有极高的灵活性和可编程性。

本文将介绍FPGA的定义、原理、应用以及其在科技领域的前景。

一、FPGA的定义FPGA是一种具备灵活可配置性的集成电路芯片，在设计和制造过程中，其内部逻辑电路结构可以自由配置和重新配置。

这种可变性使得FPGA适用于各种应用，并且能够在实时性要求高、多样化工程任务中发挥出色的性能。

FPGA的芯片内部由大量的可编程逻辑块（Configurable Logic Block，CLB）组成，这些块可以连接成任意的逻辑电路。

二、FPGA的原理FPGA的原理可以简单地描述为：FPGA芯片内部由大量的可编程逻辑块连接而成，这些逻辑块可以自由配置和重配。

在设计过程中，用户可以利用硬件描述语言（HDL）编写逻辑电路的代码，然后使用专门的设计工具将代码映射到FPGA芯片的逻辑块上，从而形成所需的逻辑电路。

一旦配置完成，FPGA芯片即可按照设计要求进行工作。

三、FPGA的应用由于FPGA具备高度的灵活性和可配置性，它在各个领域都有广泛的应用。

以下是FPGA在几个主要领域中的应用示例。

1. 通信和网络FPGA广泛应用于通信和网络领域，可以用于实现各种通信协议和网络协议的硬件加速。

通过配置FPGA芯片，可以提高通信和网络设备的性能和吞吐量，同时降低功耗。

2. 图像处理图像处理是FPGA的另一个主要应用领域。

FPGA可以通过并行处理实现实时的图像处理和图像识别算法。

例如，FPGA可以用于实现实时视频编解码、图像滤波、目标检测等功能。

3. 工业控制FPGA在工业控制领域也有重要的应用。

它可以用于实现各种控制算法和控制系统。

例如，FPGA可以用于实现工业机器人的控制、自动化生产线的控制以及工厂中的传感器和执行器的控制。

USB FPGA 开发板使用手册一、开发板简介USB FPGA开发板在设计上充分考虑到实际应用的需要，增强了FPGA扩展能力和处理能力，使之能更好的适合更复杂的应用。

板上扩展了两容量64M字节总线独立的SDRAM存储器，使板卡能更适合于数据计算和数据传输缓存，同时采用CYPRESS公司的USB2.0高速传输芯片，保证了板卡的数据传输能力。

板卡扩展了FPGA的84个端口，足以保证实际的外部连接需要。

同时增加了一片MAX3232电平转换芯片，使之与FPGA连接，可以设计FPGA的串口数据传输通信。

板卡同时支持USB供电和外部供电方式，板载的3.3V电源芯片足够提供3A 的电流，可以为外部板卡提供电源。

板卡的提供大量的实际有价值的程序，并且我们将不断的升级和开发使用与这个板卡的应用程序。

板卡上大容量的SDRAM足以在FPGA上运行NIOSII操作系统。

考虑到FPGA的管脚数量有限，而且已经给FPGA配置了EPSC4，因此未扩展FLASH 存储器。

我们为这个板卡开辟专门的技术交流网页，应用程序将在上面更新。

二、板上主要芯片：USB芯片：CY7C68013A‐56FGPA芯片：EP2C8Q208C8SDRAM芯片两片：MT48LC16M16A2FPGA配置芯片：EPCS4串口收发芯片：MAX3232ESEEEPROM芯片： 24LC643.3V LDO:LM1085‐3.31.2V LDO：LM1117‐1.250MHZ有源晶振三、电路板硬件说明1. 电路板实物图1：FPGA的AS模式下载接口2：FPGA的JTAG模式下载接口3：4个与FPGA管脚相连的LED4：FPGA的配置程序重新加载按键5：MT48LC16M16A2 SDRAM存储器6：CY7C68013A程序存储器EEPROM 24LC647：CY7C68013A芯片8：FPGA EP2C8Q2089: 串口电平转换芯片MAX323210：MT48LC16M16A2 SDRAM存储器11：FPGA 的外部有源时钟12：CY7C68013A 的复位按键13：USB接口14：外部5V电源输入，提供给板子电源（可以不接，由USB接口提供电源输入） 2. 电路板的管脚分配详细的管教分配请看文档 《USBFPGA第四版硬件配置手册.pdf》。

目录第一章　综述 (1)其次章　系统模块 (1)第三章　软件的介绍 (10)第四章　USB 电缆的安装与运用 (27)第一章　综述THSOPC-3型FPGA开发板是依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试验开发板，除了满意高校专、本科生和探讨生的SOPC教学试验开发之外，也是电子设计和电子项目开发的志向工具。

一、好用范围：●自主创新应用开发；●单片机与FPGA联合开发；●IC设计硬件仿真；●科研项目硬件验证与开发；●高速高档自主学问产权电子产品开发；●毕业设计平台；●探讨生课题开发；●电子设计竞赛培训；●现代DSP开发应用；●针对各类CPU IP核的片上系统开发；●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供应了一个很好的硬件平台，它可以为开发人员供应以下资源：●支持+5V 电源适配器干脆输入或者USB接口供电，5V、3.3V、1.2V混合电压源；●FPGACycloneII FPGA EP2C8，40万门，2个锁相环；●isp单片机AT89S8253。

isp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；增加型SPI串口，9个中断源等。

此单片机可与FPGA联合开发，特别符合实现当今电子设计竞赛项目的功能与指标实现；●EPM3032 CPLD；● 4 Mbits 的EPCS4 配置芯片；●512KB高速SRAM；●20MHz 高精度时钟源（可倍频到300MHz）；● 4 个用户自定义按键；●8 个用户自定义开关；●8 个用户自定义LED；● 2 个七段码LED；●标准AS 编程接口和JTAG调试接口；●两个标准2.54mm扩展接口，供用户自由扩展；●RS-232 DB9串行接口；●PS/2键盘接口；●VGA 接口；●4X4键盘；●液晶显示屏20字X4行；●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；●光盘：配套子程序库、资料、编程软件、试验指导书。

2014Revision History目录1 开发板简介 (42 产品特点 (73 典型运用领域 (84 软硬件参数 (85 拓展IO引脚定义 (116 技术支持和开发资料 (137 核心板电气特性 (198 机械尺寸图 (209 核心板订购型号 (2110 开发板套件清单 (2111 相关产品列表 (2212 增值服务 (231 开发板简介TL6748F-EasyEVM是一款基于广州创龙TI C6000浮点DSP C6748+Xilinx Spartn-6 FPGA核心板SOM-TL6748F设计的开发板,它为用户提供了SOM-TL6748F 核心板的测试平台,用于快速评估SOM-TL6748F核心板的整体性能。

TL6748F-EasyEVM底板采用沉金无铅工艺的四层板设计,不仅为客户提供参考底板原理图、系统驱动源码、DSP C6748和Xilinx Spartan-6 FPGA入门教程、丰富的Demo 程序、完整的软件开发包,以及详细的DSP+FPGA系统开发文档,还协助客户进行底板的开发,提供长期、全面的技术支持,帮助客户以最快的速度进行产品的二次开发,实现产品的快速上市。

图 1 TL6748F-EasyEVM正面1图 2 TL6748F-EasyEVM正面2图 3 TL6748F-EasyEVM斜视图图4 TL6748F-EasyEVM侧视1图5 TL6748F-EasyEVM侧视2图6 TL6748F-EasyEVM侧视3图7 TL6748F-EasyEVM侧视4由广州创龙自主研发的SOM-TL6748F是全国最小的C6000系列浮点DSPC6748+Xilinx Spartan-6 FPGA工业级核心板,66mm*38.6mm,功耗小、成本低、性价比高。

采用沉金无铅工艺的八层板设计,专业的PCB Layout保证信号完整性的同时,经过严格的质量控制,标配工业级,满足工业环境应用。

SOM-TL6748F引出CPU全部资源信号引脚,二次开发极其容易,客户只需要专注上层应用,大大降低了开发难度和时间成本,让产品快速上市,及时抢占市场先机。