xilinx700AN1400A用戶(hù)手冊(cè).doc

v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶(hù)手冊(cè)用戶(hù)手冊(cè) -1- redred cyclonecyclone 開(kāi)發(fā)板開(kāi)發(fā)板 rciii-3s700a/700an/1400arciii-3s700a/700an/1400a 用戶(hù)手冊(cè)用戶(hù)手冊(cè) v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶(hù)手冊(cè)用戶(hù)手冊(cè) -2- 前言前言 本手冊(cè)適用于使用 red cyclone 系列開(kāi)發(fā)板紅色颶風(fēng)三代 xilinx 版本的用戶(hù)。 開(kāi)發(fā)板由三部分組成：核心板，底板（基礎(chǔ)功能擴(kuò)展板） 。核心板與底板可以配合 使用也可以單獨(dú)使用核心板,核心板支持 usb 接口供電和直接 5v 電源供電兩種模式， 底板上不要外接電源模塊。 配合底板這套開(kāi)發(fā)板面向 fpga 的所有用戶(hù)，既可以用它來(lái)學(xué)習(xí) fpga 基礎(chǔ)的設(shè) 計(jì)知識(shí)，也可以只用核心模塊配合用戶(hù)自定義底板實(shí)現(xiàn)工程應(yīng)用。所以，設(shè)計(jì)本著簡(jiǎn) 單實(shí)用，擴(kuò)展性好的原則。本開(kāi)發(fā)套件配合較高容量的 fpga。xc3s700a,xc3s1400a 是 xilinx 主推高性?xún)r(jià)比產(chǎn)品，700an 更是 xilinx 09 推出的新產(chǎn)品，它的配置模式支持內(nèi)部 flash 燒寫(xiě)，使得破解內(nèi)部代碼非常困難，加密 性能大大提高，非常適合內(nèi)部算法的加密處理。該產(chǎn)品也可以作為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的原型驗(yàn) 證板或者 ic 前端設(shè)計(jì)驗(yàn)證板。我們也希望大家在這套板上開(kāi)發(fā)出有創(chuàng)意的產(chǎn)品。 同時(shí)，這套開(kāi)發(fā)板也提供了一個(gè) sopc（system on programming chip）平臺(tái)， 可以實(shí)現(xiàn)嵌入式的軟 cpu，如 microblaze ，picroblaze 等。為嵌入式電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)提 供了又一種選擇。 如何使用本用戶(hù)手冊(cè)：用戶(hù)手冊(cè)主要是使用戶(hù)了解開(kāi)發(fā)板上各部分功能模塊，硬件 連接到 fpga 上的對(duì)應(yīng)的管腳映射，介紹用到的芯片操作的基本原理，當(dāng)然在這里只是 一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹，具體如何使用芯片請(qǐng)用戶(hù)參照芯片手冊(cè)。 由于本人水平有限，手冊(cè)有錯(cuò)漏和不嚴(yán)謹(jǐn)之處在所難免，如果發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤懇請(qǐng)發(fā)送郵 件到 ，歡迎大家批評(píng)指正 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶(hù)手冊(cè)用戶(hù)手冊(cè) -3- 目錄目錄 v3-rc3-3s700a/700an/1400av3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶(hù)手冊(cè)用戶(hù)手冊(cè)1 修訂記錄修訂記錄.2 前言前言.3 目錄目錄.4 開(kāi)發(fā)板用戶(hù)手冊(cè)內(nèi)容介紹開(kāi)發(fā)板用戶(hù)手冊(cè)內(nèi)容介紹.6 chapter 1 主要器件及特性主要器件及特性.7 主要元器件介紹.7 chapter 2 核心板與底板接口核心板與底板接口9 核心板用戶(hù) io 連接器9 底板用戶(hù) io 連接器11 底板用戶(hù) io .12 chapter 3 高速同步高速同步 sdram 14 chapter 4 大容量，快速大容量，快速 flash.16 chapter 5 高速異步高速異步 sram .18 chapter 6 fpga 配置方案配置方案.21 jtag 接口21 as 接口 21 chapter 7 時(shí)鐘分配時(shí)鐘分配22 chapter 8 復(fù)位電路復(fù)位電路23 chapter 9 led 數(shù)碼管數(shù)碼管24 chapter 10 系統(tǒng)電源接口系統(tǒng)電源接口25 chapter 11usb 2.0 接口接口 .26 chapter 12 320aic23 音頻編碼芯片音頻編碼芯片.33 fpga 管腳映射.33 該芯片主要有如下特性: .33 tlv320aic23 的使用.34 1控制接口.34 2控制寄存器的使用.35 chapter 13 撥碼開(kāi)關(guān)按鍵開(kāi)關(guān)撥碼開(kāi)關(guān)按鍵開(kāi)關(guān).36 撥碼開(kāi)關(guān).36 按鍵開(kāi)關(guān).36 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶(hù)手冊(cè)用戶(hù)手冊(cè) -4- chapter 14 七段數(shù)碼管七段數(shù)碼管38 chapter 15 ps/2 鼠標(biāo)（鍵盤(pán)）接口鼠標(biāo)（鍵盤(pán)）接口 .41 鍵盤(pán).41 鼠標(biāo).42 chapter 16 rs-232 串口串口.45 串行通信標(biāo)準(zhǔn).45 接收機(jī)設(shè)計(jì).46 發(fā)送機(jī)設(shè)計(jì).46 chapter17 字符型液晶顯示器字符型液晶顯示器.49 介紹.49 fpga 控制原理.51 chapter 18 蜂鳴器與紅外線(xiàn)接口蜂鳴器與紅外線(xiàn)接口53 chapter 19 sd 卡接口卡接口.54 附錄附錄 a：原理圖：原理圖.55 附錄附錄 b, 主要元件的相關(guān)材料主要元件的相關(guān)材料.55 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶(hù)手冊(cè)用戶(hù)手冊(cè) -5- 開(kāi)發(fā)板用戶(hù)手冊(cè)內(nèi)容介紹開(kāi)發(fā)板用戶(hù)手冊(cè)內(nèi)容介紹 chapter 1,“主要器件及特性” chapter 2，“核心板與底板接口” 核心板部分核心板部分 chapter 3，“高速同步 sdram” chapter 4，“大容量快速 flash” chapter 5， “高速異步 sram” chapter 6，“fpga 配置方案” chapter 7，“時(shí)鐘分配” chapter 8，“復(fù)位電路” chapter 9，“l(fā)ed 數(shù)碼管” chapter 10， “系統(tǒng)電源接口” 基礎(chǔ)底板部分基礎(chǔ)底板部分 chapter 11,“usb 2.0 接口” chapter 12,“320aic23 音頻編碼芯片” chapter 13,“撥碼開(kāi)關(guān)按鍵開(kāi)關(guān)” chapter 14,“七段數(shù)碼管” chapter 15， “ps/2 鼠標(biāo)（鍵盤(pán)）接口” chapter 16， “rs232 串口” chapter 17， “字符型液晶顯示器” chapter 18,“蜂鳴器與紅外線(xiàn)接口” chapter 19， “sd 卡接口” 附錄 a,“電路板原理圖” 附錄 b,“主要元件的相關(guān)材料” 注 1 核心板分為三種版本： （1 1）xc3s700a4f484c+mt48lc4m16a+28f640j3xc3s700a4f484c+mt48lc4m16a+28f640j3 （2 2）xc3s700an4f484c+mt48lc4m16a+28f640j3xc3s700an4f484c+mt48lc4m16a+28f640j3 （3 3）xc3s1400a4f484c+mt48lc16m16a+28f128j3xc3s1400a4f484c+mt48lc16m16a+28f128j3 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶(hù)手冊(cè)用戶(hù)手冊(cè) -6- chapter 1主要器件及特性主要器件及特性 本部分中描述了 red cycloneiii 代 xilinx 開(kāi)發(fā)板的設(shè)計(jì)原理和使用方法，作為開(kāi)發(fā) 板的配套材料。 主要元器件介紹 70/140 萬(wàn)門(mén)萬(wàn)門(mén) xilinx spartan3aan 系列系列 fpga 采用 bga484 表貼封裝 spartan 3an 家族信息 spartan 3a 家族信息 支持最大單片支持最大單片 16mb x 16bit 高速高速 sdarm 最高 166mhz 讀寫(xiě)速度； 128/64mbyte 快速快速 flash 支持最大單片 128m8bit 讀寫(xiě)速度為 90ns； v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶(hù)手冊(cè)用戶(hù)手冊(cè) -7- 靈活的頁(yè)面方式，可以用來(lái)存儲(chǔ) fpga 配置文件或者操作系統(tǒng)鏡像文件； usb2.0 高速數(shù)據(jù)接口高速數(shù)據(jù)接口 采用了應(yīng)用廣泛，性能穩(wěn)定的 cypress 公司 cy68013 芯片實(shí)現(xiàn)了 usb 接口的擴(kuò) 展，能夠與計(jì)算機(jī)之間實(shí)現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)傳遞； 9 針針 rs232 串口串口 實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)通訊； 輔助調(diào)試，結(jié)果輸出； ps/2 鼠標(biāo)，鍵盤(pán)接口鼠標(biāo)，鍵盤(pán)接口 標(biāo)準(zhǔn)的鼠標(biāo)、鍵盤(pán)接口，支持 3.3v 和 5v 設(shè)備，可以用來(lái)驗(yàn)證 ps/2 的接口協(xié)議， 實(shí)現(xiàn)一個(gè) io 設(shè)備擴(kuò)展； 512k byte 高速，異步高速，異步 sram 一片 256k 16bit 的（issi25616vl）sram，獨(dú)立的字節(jié)使能信號(hào) v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶(hù)手冊(cè)用戶(hù)手冊(cè) -8- chapter 2 核心板與底板接口核心板與底板接口 核心板與底板接口采用兩個(gè) 2mm 間距 40x2 用戶(hù) io 連接器連接。下面就詳細(xì)介紹 連接器上 fpga 對(duì)應(yīng)的管腳。 核心板用戶(hù) io 連接器 信號(hào)名稱(chēng)fpga 管腳信號(hào)名稱(chēng)fpga 管腳信號(hào)名稱(chēng)fpga 管腳 用戶(hù)普通 io egpio0e17egpio40b8egpio80w22 egpio1d18egpio41c8egpio81v22 egpio2d19egpio42a7egpio82y22 egpio3c19egpio43a6egpio83w21 egpio4b20egpio44d7egpio84ab21 egpio5a20egpio45c7egpio85aa21 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶(hù)手冊(cè)用戶(hù)手冊(cè) -9- egpio6e15egpio46b6egpio86ab19 egpio7f15egpio47a5egpio87aa19 egpio8c18egpio48c6egpio88ab17 egpio9a18egpio49d6egpio89ab18 egpio10b19egpio50e9egpio90aa15 egpio11a19egpio51d8egpio91ab15 egpio12d17egpio52a4egpio92ab13 egpio13c17egpio53b4egpio93aa14 egpio14d16egpio54c5egpio94y5 egpio15c16egpio55d5egpio95y6 egpio16c14egpio56a3egpio96aa10 egpio17e14egpio57b3egpio97ab10 egpio18b17egpio58e7egpio98aa8 egpio19a17egpio59f8egpio99ab8 egpio20d15egpio60y15egpio100ab7 egpio21c15egpio61v17egpio101ab6 egpio22a16egpio62y14egpio102aa6 egpio23a15egpio63w15egpio103ab5 egpio24b15egpio64y13egpio104ab4 egpio25a14egpio65v14egpio105aa4 egpio26f13egpio66y12egpio106ab3 egpio27e13egpio67w13egpio107aa3 egpio28d13egpio68v16egpio108ab2 egpio29c13egpio69w16egpio109y2 egpio30b13egpio70y10egpio110w1 egpio31a13egpio71v11egpio111w2 egpio32a10egpio72y8egpio112u1 egpio33c10egpio73w7egpio113v1 egpio34a9egpio74y7egpio114t1 egpio35a8egpio75w8egpio115u2 egpio36d10egpio76t22egpio116r2 egpio37e10egpio77w9egpio117r1 egpio38b9egpio78u22egpio118p2 egpio39c9egpio79u21egpio119p1 時(shí)鐘 io clk_in1pc12clk_in2pv12clk_in3paa12 clk_in1ne12clk_in2nu12clk_in3nab12 clk_out1pf7clk_out2pab16clk_out3pb11 clk_out1ne6clk_out2ny16clk_out3nc11 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶(hù)手冊(cè)用戶(hù)手冊(cè) -10- 底板用戶(hù) io 連接器 原理圖 底板用戶(hù) io 管腳映射 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶(hù)手冊(cè)用戶(hù)手冊(cè) -11- 核心板信號(hào)底板信號(hào)核心板信號(hào)底板信號(hào)核心板信號(hào)底板信號(hào) 用戶(hù)普通 io egpio0egpio31egpio40usb_faddr1egpio80lcd6 egpio1egpio30egpio41usb_faddr0egpio81lcd5 egpio2egpio28egpio42usb_flagdegpio82lcd4 egpio3egpio29egpio43usb_pktendegpio83lcd3 egpio4egpio27egpio44ud9egpio84lcd2 egpio5egpio26egpio45ud8egpio85lcd1 egpio6egpio25egpio46ud11egpio86lcd0 egpio7egpio24egpio47ud10egpio87lcd_e egpio8egpio22egpio48ud13egpio88lcd_rw egpio9egpio23egpio49ud12egpio89lcd_rs egpio10egpio21egpio50ud15egpio90pb4 egpio11egpio20egpio51ud14egpio91pb5 egpio12egpio19egpio52usb_slwr#egpio92pb6 egpio13egpio18egpio53usb_slrd#egpio93pb7 egpio14egpio17egpio54ud0egpio94pb0 egpio15egpio16egpio55ud1egpio95pb1 egpio16egpio15egpio56ud2egpio96pb2 egpio17egpio14egpio57ud3egpio97pb3 egpio18egpio12egpio58sys_rst#egpio98led_an3 egpio19egpio13egpio59ud4egpio99led1s1 egpio20egpio10egpio60ud6egpio100led1s5 egpio21egpio11egpio61ud5egpio101led1s0 egpio22egpio8egpio62aic_lrcoutegpio102led_an0 egpio23egpio9egpio63aic_doutegpio103led1s4 egpio24egpio7egpio64aic_dinegpio104led1s3 egpio25egpio6egpio65aic_lrcinegpio105led_an1 egpio26egpio5egpio66aic_csegpio106led1s7 egpio27egpio4egpio67aic_bclkegpio107led_an2 egpio28egpio3egpio68aic_modeegpio108led1s6 egpio29egpio2egpio69aic_sdinegpio109led1s2 egpio30egpio1egpio70aic_aclkegpio110sw0 egpio31egpio0egpio71ps2_msclkegpio111sw1 egpio32ud7egpio72ps2_msdataegpio112sw2 egpio33usb_flaga#egpio73ps2_kbdataegpio113sw3 egpio34usb_flagb#egpio74ps2_kbclkegpio114sw4 egpio35usb_flagc#egpio75uart_txegpio115sw5 egpio36usb_int0#egpio76uart_tx_extegpio116sw6 egpio37usb_int1#egpio77uart_rx_extegpio117sw7 egpio38usb_sloeegpio78uart_rxegpio118ir_data v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶(hù)手冊(cè)用戶(hù)手冊(cè) -12- egpio39usb_wu2egpio79lcd7egpio119 懸空 時(shí)鐘 io clk_in1pclk_in1pclk_in2p 懸空 clk_in3pusb_clkout clk_in1nclk_in1nclk_in2n 懸空 clk_in3nclk_ext3 clk_out1pclk_out1pclk_out2p 懸空 clk_out3psp clk_out1nclk_out1nclk_out2nusb_ifclkclk_out3n 懸空 chapter 3 高速同步高速同步sdram 原理圖 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶(hù)手冊(cè)用戶(hù)手冊(cè) -13- 管腳映射 信號(hào)名稱(chēng)fpga 管 腳 信號(hào)名稱(chēng)fpga 管 腳 地址信號(hào)數(shù)據(jù)信號(hào) sdram_a0pin_ f1sdram_dq0pin_ e4 sdram_a1pin_ f2sdram_dq1pin_ f4 sdram_a2pin_ g1sdram_dq2pin_ f3 sdram_a3pin_ h1sdram_dq3pin_ g4 sdram_a4pin_ h2sdram_dq4pin_ g3 sdram_a5pin_ j1sdram_dq5pin_ h3 sdram_a6pin_ k1sdram_dq6pin_ h5 sdram_a7pin_ k2sdram_dq7pin_ g6 sdram_a8pin_ l1sdram_dq8pin_ l3 sdram_a9pin_ m2sdram_dq9pin_ m4 sdram_a10pin_ e3sdram_dq10pin_ m3 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶(hù)手冊(cè)用戶(hù)手冊(cè) -14- sdram_a11pin_ m1sdram_dq11pin_ n3 sdram_a12pin_ n1sdram_dq12pin_ n4 sdram_dq13pin_ p3 sdram_dq14pin_ r4 注：sa12只有使用 mt48lc16m16 時(shí)有用 sdram_dq15pin_ r3 控制信號(hào)控制信號(hào) 信號(hào)名稱(chēng)fpga 管腳 sdram_dqm0pin_ d3 sdram_dqm1pin_ k3 sdram_ras#pin_ b1 sdram_we#pin_ c1 sdram_ba0pin_ d2 sdram_ba1pin_ e1 sdram_ce#pin_ d1 sdram_ckepin_ h4 sdram_clkpin_ j3 sdram_cas#pin_ c2 xc3s700a/an 使用的是 48lc4m16a2p xc3s1400a 使用的是 48lc16m16a2p v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶(hù)手冊(cè)用戶(hù)手冊(cè) -15- chapter 4大容量，快速大容量，快速flash flash電路原路圖 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶(hù)手冊(cè)用戶(hù)手冊(cè) -16- 管腳映射 信號(hào)名稱(chēng)fpga 管腳信號(hào)名稱(chēng)fpga 管腳信號(hào)名稱(chēng)fpga 管腳 地址信號(hào)ea17pin_ h20控制信號(hào) ea0pin_t17ea18pin_ f22flash_ce#pin_ w20 ea1pin_t18ea19pin_ f21flash_oe#pin_ w19 ea2pin_r19ea20pin_ c22flash_rw#pin_ aa22 ea3pin_p18ea21pin_ c21 ea4pin_n22ea22pin_ b22 ea5pin_n21ea23pin_ b21 ea6pin_n20ea24pin_ g18 ea7pin_n19數(shù)據(jù)信號(hào) ea8pin_n18ed0pin_ab20ed9pin_p22 ea9pin_n17ed1pin_y17ed10pin_p20 ea10pin_k22ed2pin_aa17ed11pin_l22 ea11pin_j22ed3pin_u13ed12pin_m22 ea12pin_j21ed4pin_ab11ed13pin_k18 ea13pin_j20ed5pin_y11ed14pin_k17 ea14pin_h22ed6pin_ab9ed15pin_g20 ea15pin_g22ed7pin_y9 ea16pin_h21ed8pin_r21 說(shuō)明 flash 采用的是目前應(yīng)用比較多的 intel 公司的大容量 nor 型 flash 28f128j3, 28f640j3, 28f320j3。最大支持到 32mb x 8bit。其中，ea24 是為了擴(kuò)展 32m8bit，ea23 是為了擴(kuò)展 16m8bit，管腳 ea22 是為了接 8m8bit。 xc3s700a/an 使用的是 28f640j3 xc3s1400a 使用的是 28f128j3 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶(hù)手冊(cè)用戶(hù)手冊(cè) -17- chapter 5 高速異步高速異步sram sram原理圖 管腳映射 地址信號(hào)地址信號(hào) sram 信號(hào)名稱(chēng)fpga 對(duì)應(yīng)管腳號(hào) ea0pin_t17 ea1pin_t18 ea2pin_r19 ea3pin_p18 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶(hù)手冊(cè)用戶(hù)手冊(cè) -18- ea4pin_n22 ea5pin_n21 ea6pin_n20 ea7pin_n19 ea8pin_n18 ea9pin_n17 ea10pin_k22 ea11pin_j22 ea12pin_j21 ea13pin_j20 ea14pin_h22 ea15pin_g22 ea16pin_h21 ea17pin_h20 ea18pin_f22 ea19pin_f21 ea20pin_c22 ea21pin_c21 ea22pin_b22 ea23pin_b21 ea24pin_g18 數(shù)據(jù)信號(hào)數(shù)據(jù)信號(hào) sram 信號(hào)名稱(chēng)fpga 對(duì)應(yīng)管腳 ed0pin_t3 ed1pin_u1 ed2pin_u2 ed3pin_u3 ed4pin_v1 ed5pin_v2 ed6pin_w1 ed7pin_w2 ed8pin_r21 ed9pin_p22 ed10pin_p20 ed11pin_l22 ed12pin_m22 ed13pin_k18 ed14pin_k17 ed15pin_g20 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶(hù)手冊(cè)用戶(hù)手冊(cè) -19- 控制信號(hào)控制信號(hào) sram 信號(hào)名稱(chēng)fpga 對(duì)應(yīng)管腳號(hào) sram_cepin_t19 sram_oepin_r22 sram_wepin_r20 chapter 6 fpga配置方案配置方案 spartan3a 系列芯片支持多種配置模式，開(kāi)發(fā)板中采用 xcf、nor flash 和內(nèi)部 spi flash 配置 方式，分別是 master serial、master bpi、internal master spi（配置內(nèi)部 flash 為 700an 專(zhuān)用） 。 （1）將 sw2 撥碼開(kāi)關(guān)調(diào)至 m0,m1,m2=000 為 master serial 模式，固件程序會(huì)下載到 xcf 系列外 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶(hù)手冊(cè)用戶(hù)手冊(cè) -20- 部 flash 中 （2）將 sw2 撥碼開(kāi)關(guān)調(diào)至 m0,m1,m2=010 為 master bpi 模式，固件程序會(huì)下載到 intel 系列 js28f640/128 等外部 nor flash 中 （3）將 sw2 撥碼開(kāi)關(guān)調(diào)至 m0,m1,m2=110 為 internal master spi 模式，固件程序會(huì)下載到 fpga 內(nèi)部 flash 中（注意：只有 an 系列支持該模式，如本板卡以 xc3s700an 為主芯片的就可以支持） 注：sw2 撥到上端即標(biāo)注 on 端為 0，向下為 1。 具體操作請(qǐng)看我們的 xilinx 下載視頻教程或?qū)嶒?yàn)指導(dǎo)手冊(cè)的下載部分。 chapter 7 時(shí)鐘分配時(shí)鐘分配 原理圖 管腳映射 時(shí)鐘源fpga 對(duì)應(yīng)管腳 50000mhzpin_a11 sma 時(shí)鐘座輸入pin_a12 sma 時(shí)鐘座輸出pin_b2 時(shí)鐘使用 fpga 專(zhuān)用時(shí)鐘接口，板上 fpga 包括一個(gè) 50mhz 主時(shí)鐘輸入，一個(gè) sma 時(shí)鐘輸入座。一個(gè) sma 時(shí)鐘輸出座。 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶(hù)手冊(cè)用戶(hù)手冊(cè) -21- chapter 8 復(fù)位電路復(fù)位電路 采用 imp811 可以產(chǎn)生穩(wěn)定的低電平復(fù)位信號(hào) 復(fù)位電路原理圖 管腳映射 信號(hào)名稱(chēng)fpga 對(duì)應(yīng)管腳號(hào) sys_rst#pin_r18 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶(hù)手冊(cè)用戶(hù)手冊(cè) -22- chapter 9 led數(shù)碼管數(shù)碼管 開(kāi)發(fā)板包括8位led數(shù)碼管，均勻分布在fpga上方 原理圖 管腳映射 信號(hào)名稱(chēng)fpga 對(duì)應(yīng)管腳號(hào)信號(hào)名稱(chēng)fpga 對(duì)應(yīng)管腳號(hào) ledg0（右）pin_l20ledg4pin_k19 ledg1pin_l21ledg5pin_k20 ledg2pin_m20ledg6pin_d20 ledg3pin_m18ledg7（左）pin_l18 需要輸入高電平才能點(diǎn)亮 led。 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶(hù)手冊(cè)用戶(hù)手冊(cè) -23- chapter 10 系統(tǒng)電源接口系統(tǒng)電源接口 電源接口原理圖 板卡工作可以有三種供電模式 1.核心板插在底板由底板供電。2.核心板通過(guò) jp1 電源接口單獨(dú)供電。3.usb 接口單獨(dú)為核心板 供電（如圖電源接口原理圖，psw1 為是否用 usb 供電的開(kāi)關(guān)）核心板提供 5v 轉(zhuǎn) 3.3v、1.2v。 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶(hù)手冊(cè)用戶(hù)手冊(cè) -24- chapter 11 usb 2.0接口接口 如果購(gòu)買(mǎi)的整套開(kāi)發(fā)板（即核心板加底板） ，那么你將有兩個(gè) usb 接口可以使用！芯片 選擇上采用兩片 cypress 公司 cy7c68013 芯片，兩個(gè)芯片只是封裝上的不同，其余 使用上都基本一致，核心板 usb 接口原理圖如圖一，fpga 管腳映射見(jiàn)其下表一。底 板 usb 接口原理圖如圖二，fpga 管腳映射見(jiàn)其下表二。 核心板 usb 接口 圖一 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶(hù)手冊(cè)用戶(hù)手冊(cè) -25- fpga管腳映射 表一 數(shù)據(jù)信號(hào)數(shù)據(jù)信號(hào) 信號(hào)名稱(chēng)fpga 對(duì)應(yīng)管腳號(hào)cy7c18013 管腳名稱(chēng)fpga 對(duì)應(yīng)管腳號(hào) ud0pin_u19usb_clkoutpin_ w12 ud1pin_l19usb_ifclkpin_ e22 ud2pin_t20usb_int0#pin_ u11 ud3pin_u20usb_int1#pin_ m5 ud4pin_v19usb_sloepin_ p5 ud5pin_v20usb_wu2pin_ r5 ud6pin_y1usb_faddr0pin_ t4 ud7pin_aa1usb_faddr1pin_ v4 ud8pin_w6usb_pktendpin_ t5 ud9pin_w3usb_flagdpin_ u5 ud10pin_u4usb_flagc#pin_ v10 ud11pin_u3usb_flagb#pin_ w17 ud12pin_v3usb_flaga#pin_ v15 ud13pin_w18usb_slwr#pin_ g19 ud14pin_t3usb_slrd#pin_ d22 ud15pin_y18usb_reset#pin_f18 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶(hù)手冊(cè)用戶(hù)手冊(cè) -26- usb底板接口 圖二 fpga管腳映射 表二 數(shù)據(jù)信號(hào)數(shù)據(jù)信號(hào) 信號(hào)名稱(chēng)fpga 對(duì)應(yīng)管腳號(hào)cy7c18013 管腳名稱(chēng)fpga 對(duì)應(yīng)管腳號(hào) ud0pin_c5usb_clkoutpin_aa12 ud1pin_d5usb_ifclkpin_y16 ud2pin_a3usb_int0#pin_d10 ud3pin_b3usb_int1#pin_e10 ud4pin_f8usb_sloepin_b9 ud5pin_v17usb_wu2pin_c9 ud6pin_y15usb_faddr0pin_c8 ud7pin_a10usb_faddr1pin_b8 ud8pin_c7usb_pktendpin_a6 ud9pin_d7usb_flagdpin_a7 ud10pin_a5usb_flagc#pin_a8 ud11pin_b6usb_flagb#pin_a9 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶(hù)手冊(cè)用戶(hù)手冊(cè) -27- ud12pin_d6usb_flaga#pin_c10 ud13pin_c6usb_slwr#pin_a4 ud14pin_d8usb_slrd#pin_b4 ud15pin_e9 芯片介紹 cypress semiconductor 公司的 ezusb fx2 是世界上第一款集成 usb2.0 的微處 理器，它集成了 usb2.0 收發(fā)器、sie（串行接口引擎）、增強(qiáng)的 8051 微控制器和可編 程的外圍接口。fx2 這種獨(dú)創(chuàng)性結(jié)構(gòu)可使數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)到 56mbytes/s，即 usb2.0 允許 的最大帶寬。在 fx2 中，智能 sie 可以硬件處理許多 usb1.1 和 usb2.0 協(xié)議，從而減 少了開(kāi)發(fā)時(shí)間和確保了 usb 的兼容性。gpif（general programmable interface）和 主/從端點(diǎn) fifo（8 位或 16 位數(shù)據(jù)總線(xiàn)）為 ata、utopia、epp、pcmcia 和 dsp 等提供 了簡(jiǎn)單和無(wú)縫連接接口。 cy7c68013 集成了以下特性： usb2.0 收發(fā)器、sie（串行接口引擎）和增強(qiáng)性 8051 微處理器； 軟件運(yùn)行：8051 程序從內(nèi)部 ram 開(kāi)始運(yùn)行，可以借助下列幾種方式進(jìn)行程序裝載： （1） 通過(guò) usb 下載； （2） 從 eeprom 中裝載； （3） 通過(guò)外部存儲(chǔ)器設(shè)備。 四個(gè)可編程 bulk/interrupt/isochronous 端點(diǎn)； 可選雙、三和四緩沖 8 位或 16 位外部數(shù)據(jù)接口 通用可編程接口（gpif） （1） 可以直接連接到并口，8 位和 16 位； （2） 可編程波形描述符和配置寄存器； （3） 支持多個(gè) ready 輸入和 control 輸出。 集成標(biāo)準(zhǔn) 8051 內(nèi)核，且具有下列增強(qiáng)特性： （1） 可以達(dá)到 48mhz 時(shí)鐘； （2） 每條指令占四個(gè)時(shí)鐘周期； v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶(hù)手冊(cè)用戶(hù)手冊(cè) -28- （3） 兩個(gè) usarts； （4） 三個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器； （5） 擴(kuò)展的中斷系統(tǒng)； （6） 兩個(gè)數(shù)據(jù)指針。 3.3v 電源系統(tǒng)； 智能串行引擎（sie）； 矢量 usb 中斷； 獨(dú)立的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)供 setup 和 data 包控制傳輸； 集成 i2c 控制器，運(yùn)行速度可達(dá) 100 或 400khz； 四個(gè) fifo，可與 asic 和 dsp 等無(wú)縫連接； 專(zhuān)門(mén)的 fifo 和 gpif 自動(dòng)矢量中斷； 可用于 dsl modems、ata 接口、相機(jī)、home pna、wlan、mp3 播放器、網(wǎng)絡(luò)等。 usbusb 啟動(dòng)方式和枚舉啟動(dòng)方式和枚舉 上電時(shí)，內(nèi)部邏輯會(huì)檢查連接到 i2c 總線(xiàn)上的 eeprom 中的第一個(gè)字節(jié)（0xc0 或 0xc2）。如果是 0xc0，就會(huì)使用 eeprom 中的 vid/pid/did 來(lái)替代內(nèi)部存儲(chǔ)值；如果是 0xc2，內(nèi)部邏輯就會(huì)把 eeprom 中的內(nèi)容裝入到內(nèi)部 ram 中；如果沒(méi)有檢查到 eeprom，fx2 就會(huì)使用內(nèi)部存儲(chǔ)的描述符來(lái)枚舉。fx2 缺省的 vid/pid/did 是 0x04b4/ 0x8613/ 0xxxyy。 當(dāng)首次插入 usb 時(shí)，fx2 通過(guò) usb 電纜會(huì)自動(dòng)枚舉且下載固件和 usb 描述符表；接 下來(lái)，fx2 再次枚舉，這次主要通過(guò)下載的信息來(lái)定義設(shè)備。這兩個(gè)步驟就叫做重枚舉， 當(dāng)設(shè)備插入時(shí)它們就立即執(zhí)行。 程序程序/ /數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 內(nèi)部數(shù)據(jù) ram 如圖所示，fx2 的內(nèi)部數(shù)據(jù) ram 被分成三個(gè)不同的區(qū)域：低（low）128、高 （upper）128 和特殊功能寄存器（sfr）空間。低 128 和高 128 是通用 ram，sfr 包括 fx2 控制和狀態(tài)寄存器。 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶(hù)手冊(cè)用戶(hù)手冊(cè) -29- 外部程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 fx2 有 8k 片上 ram，位于 0x00000x1fff；512 字節(jié) scratch ram，位于 0xe0000xe1ff。盡管 scratch ram 從物理上來(lái)說(shuō)位于片內(nèi)，但是通過(guò)固件可以把它 作為外部 ram 一樣來(lái)尋址。fx2 保留 7.5k（0xe2000xffff）數(shù)據(jù)地址空間作為控制/ 狀態(tài)寄存器和端點(diǎn)緩沖器。 注意：只有數(shù)據(jù)內(nèi)存空間保留，而程序內(nèi)存（0xe0000xffff）并不保留。 端點(diǎn)緩沖區(qū)端點(diǎn)緩沖區(qū) fx2 包含 3 個(gè) 64 字節(jié)端點(diǎn)緩沖區(qū)和 4k 可配置成不同方式的緩沖，其中 3 個(gè) 64 字 節(jié)的緩沖區(qū)為 ep0、ep1in 和 ep1out。ep0 作為控制端點(diǎn)用，它是一個(gè)雙向端點(diǎn)，既可 為 in 也可為 out。當(dāng)需要控制傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，fx2 固件讀寫(xiě) ep0 緩沖區(qū)，但是 8 個(gè) setup 字節(jié)數(shù)據(jù)不會(huì)出現(xiàn)在這 64 字節(jié) ep0 端點(diǎn)緩沖區(qū)中。ep1in 和 ep1out 使用獨(dú)立的 64 字 節(jié)緩沖區(qū)，fx2 固件可配置這些端點(diǎn)為 bulk、interrupt 或 isochronous 傳輸方式，這 兩個(gè)端點(diǎn)和 ep0 一樣只能被固件訪(fǎng)問(wèn)。這一點(diǎn)與大端點(diǎn)緩沖區(qū) ep2、ep4、ep6 和 ep8 不同，這四個(gè)端點(diǎn)緩沖區(qū)主要用來(lái)和片上或片外進(jìn)行高帶寬數(shù)據(jù)傳輸而無(wú)需固件的參 與。ep2、ep4、ep6 和 ep8 是高帶寬、大緩沖區(qū)。它們可被配置成不同的方式來(lái)適應(yīng)帶 寬的需求。 外部外部 fifofifo 接口接口 ep2、ep4、ep6 和 ep8 大端點(diǎn)緩沖區(qū)主要用來(lái)進(jìn)行高速（480mbits/s）數(shù)據(jù)傳輸， 可以通過(guò) fifo 數(shù)據(jù)接口與外部 asic 和 dsp 等處理器無(wú)縫連接來(lái)實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸。 它具有通用接口：slave（從）fifo（外部主）或 gpif（內(nèi)部主）、同步或異步時(shí)鐘、 內(nèi)部或外部時(shí)鐘等。圖 3、圖 4 分別為 fx2 fifo 處在“slave fifo”模式和“gpif master”模式。 中斷資源中斷資源 fx2 的中斷結(jié)構(gòu)是在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn) 8051 單片機(jī)的基礎(chǔ)上增強(qiáng)和擴(kuò)展了部分中斷資源， 中斷資源如表 1 所示： 表表 1 1 fx2fx2 中斷中斷 fx2 中斷中斷來(lái)源中斷向量?jī)?yōu)先級(jí) v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶(hù)手冊(cè)用戶(hù)手冊(cè) -30- ie0int0 pin0x00031 tf0timer0 overflow0x000b2 ie1int1 pin0x00133 tf1timer1 overflow0x001b4 ri_0 .通過(guò)軟件控制能與ti的mcbsp相兼容; .音頻數(shù)據(jù)可以通過(guò)與ti mcbsp相兼容的可 編程音頻接口輸人輸出; .內(nèi)部集成了駐極體話(huà)筒的偏置電壓和緩沖 器; .帶有立體聲線(xiàn)路輸人; .具有模數(shù)轉(zhuǎn)換器的多種輸人(立體聲線(xiàn)路輸 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶(hù)手冊(cè)用戶(hù)手冊(cè) -32- 入和麥克風(fēng)輸人); .具有立體聲線(xiàn)路輸出; .內(nèi)含靜音功能的模擬音量控制功能; .帶有高效率線(xiàn)性耳機(jī)放大器; .在總的軟件控制下，電源可彈性管理; .采用工業(yè)級(jí)最小封裝; .適合于可移動(dòng)固態(tài)音頻播放器錄音器。 tlv320aic23 的使用 1控制接口控制接口 tlv320aic23有許多可編程特性?？赏ㄟ^(guò)控制接日來(lái)編輯該器件的控制寄存器，而 且能夠編譯spl,12c兩種規(guī)格的接口見(jiàn)表1)。該器件的模式終端狀態(tài)決定了控制接口 的形式。這個(gè)模式管腳必須連接到需要的電平。 2控制寄存器的使用控制寄存器的使用 tlv320aic23用表2所列的寄存器來(lái)控制芯片的工作模式。設(shè)計(jì)時(shí)，可以通過(guò)數(shù)據(jù)的 串行傳輸來(lái)控制tlv320aic23。這串?dāng)?shù)據(jù)的前半部分用于控制寄存器的地址，接下來(lái)的 部分對(duì)應(yīng)于該寄存器所要寫(xiě)入的值。對(duì)于這種串行傳輸?shù)目刂茢?shù)據(jù)，可以分為兩個(gè) 8bit進(jìn)行處理 spi和pc接口控制 mode接口 0i2c 1spi v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶(hù)手冊(cè)用戶(hù)手冊(cè) -33- 寄存器控制模式 地址寄存器 0000000 左輸入聲道音量控制 0000001 右輸入聲道音量控制 0000010 耳機(jī)左入聲道音量控制 0000011 耳機(jī)右入聲道音量控制 0000100 模擬音頻路徑控制 0000101 數(shù)字音頻路徑控制 0000110 電源控制 0000111 數(shù)字音頻接口格式 0001000 采樣率控制 0001001 數(shù)字接口激活 0001111 復(fù)位寄存器 具體使用方法請(qǐng)參考芯片手冊(cè) chapter 13撥碼開(kāi)關(guān)按鍵開(kāi)關(guān)撥碼開(kāi)關(guān)按鍵開(kāi)關(guān) 撥碼開(kāi)關(guān) 開(kāi)發(fā)板上有 8 位撥碼開(kāi)關(guān), 如下圖所示。 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶(hù)手冊(cè)用戶(hù)手冊(cè) -34- 撥碼開(kāi)關(guān)、按鍵開(kāi)關(guān)原理圖 開(kāi)關(guān)位于開(kāi)發(fā)板的左下部。 撥碼開(kāi)關(guān)名稱(chēng)為 sw0-sw7. 左側(cè)的是 sw0，右側(cè)的是 sw7。如下表所示連接到 fpga 相應(yīng)有戶(hù)自定義管腳。 撥碼開(kāi)關(guān)管腳映射 信號(hào)名稱(chēng)fpga pin信號(hào)名稱(chēng)fpga pin sw0（左）pin_w1sw4pin_t1 sw1pin_w2sw5pin_u2 sw2pin_u1sw6pin_r2 sw3pin_v1sw7（右）pin_r1 當(dāng)撥碼當(dāng)開(kāi)關(guān)撥到 on（開(kāi)）時(shí)，sw 信號(hào)為低電平. 4.7k 用來(lái)做上拉。 按鍵開(kāi)關(guān)管腳映射 信號(hào)名稱(chēng)fpga pin信號(hào)名稱(chēng)fpga pin pb0（左下）pin_y5pb 4pin_aa15 pb 1pin_y6pb 5pin_ab15 pb 2pin_aa10pb 6pin_ab13 pb 3pin_ab10pb 7（右上）pin_aa14 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶(hù)手冊(cè)用戶(hù)手冊(cè) -35- chapter 14 七段數(shù)碼管七段數(shù)碼管 7 段數(shù)碼顯示器與 fpga 用戶(hù)自定義 i/o 相連,由下圖所示. 所有顯示管公用一組數(shù) 據(jù)線(xiàn)，但是每個(gè)數(shù)碼管有獨(dú)立的使能端. fpga 的管腳映射見(jiàn)下表.當(dāng)使能端為低電平時(shí) 可以點(diǎn)亮相應(yīng)的數(shù)碼管. 以下圖為例：最左邊的數(shù)碼管顯示“2”，左側(cè)的藍(lán)色數(shù)字為 數(shù)據(jù)輸輸入值使能端 an0 為低電平。不同的 a 到 g 的數(shù)據(jù)組合可以顯示不同的數(shù)字， v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶(hù)手冊(cè)用戶(hù)手冊(cè) -36- 比如若 a 信號(hào)是高電平則相應(yīng)的 a 管點(diǎn)亮，使能端為高電平是可以關(guān)閉數(shù)碼管.電路原 理圖見(jiàn)下圖。 七段數(shù)碼顯示器原理圖： 由于加上了三極管，所以當(dāng) led_s0 輸入高電平時(shí)三極管導(dǎo)通，發(fā)射極為低電平， 點(diǎn)亮相應(yīng)的數(shù)碼管。 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶(hù)手冊(cè)用戶(hù)手冊(cè) -37- 七段數(shù)碼顯示器電路原理圖 (使能端高電平點(diǎn)亮) 管腳映射 信號(hào)名稱(chēng)fpga pin信號(hào)名稱(chēng)fpga pin信號(hào)名稱(chēng)fpga pin 數(shù)據(jù)線(xiàn)使能端 led1s0pin_ab6led1s4pin_ab5led_an0pin_aa6 led1s1pin_ab8led1s5pin_ab7led_an1pin_aa4 led1s2pin_y2led1s6pin_ab2led_an2pin_aa3 led1s3pin_ab4led1s7pin_ab3led_an3pin_aa8 七段數(shù)碼管譯碼器真值表 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶(hù)手冊(cè)用戶(hù)手冊(cè) -38- 因?yàn)轱@示器的 4 位數(shù)據(jù)端是公用的，所以若要顯示 4 位不同的數(shù)字就要用時(shí)序電路 控制，在每個(gè)周期只點(diǎn)亮一個(gè)數(shù)碼管，用 100khz 左右的時(shí)鐘就可以利用人眼的視覺(jué)暫 留效應(yīng)，看起來(lái)就像 4 位數(shù)碼管同時(shí)點(diǎn)亮一樣。這樣顯示得好處是節(jié)省了 20 多個(gè) i/o 資源。如圖 2-3 所示 掃描顯示四位數(shù)字 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶(hù)手冊(cè)用戶(hù)手冊(cè) -39- chapter 15 ps/2 鼠標(biāo)（鍵盤(pán)）接口鼠標(biāo)（鍵盤(pán)）接口 開(kāi)發(fā)板的鼠標(biāo)/鍵盤(pán)接口采用標(biāo)準(zhǔn)的 6-針 mini-din 接口, 電路原理圖見(jiàn)下圖，接 口信號(hào)定義圖見(jiàn)下圖，只有 1 管腳與 5 管腳連接到 fpga 的用戶(hù)自定義管腳上。如下表 為鍵盤(pán)鼠標(biāo)信號(hào)線(xiàn)與 fpga 的的管腳映射圖。 ps/2 電路原理圖 現(xiàn)在一般用 3.3v 的鍵盤(pán)鼠標(biāo)，也有一些 5v 的鼠標(biāo)鍵盤(pán)已經(jīng)不常見(jiàn)了。 ps/2 din 物理接口 ps/2 鍵盤(pán)鼠標(biāo)信號(hào)線(xiàn)與 fpga 的的管腳映射圖 信號(hào)名稱(chēng) fpga pin ps2_kbclk pin_y7 ps2_kbdata pin_ w7 ps2_msclk pin_v11 ps2_msdata pin_y8 pc 的鼠標(biāo)鍵盤(pán)都使用 2 個(gè)信號(hào)線(xiàn)與逐句進(jìn)行通信, 開(kāi)發(fā)板也是這樣. ps/2 總線(xiàn)包 括時(shí)鐘和數(shù)據(jù)線(xiàn)，數(shù)據(jù)線(xiàn)都使用 11-bit 的串行信號(hào)包括：起始位、8 個(gè)數(shù)據(jù)位、奇偶 校驗(yàn)位、結(jié)束位. 但是鍵盤(pán)和鼠標(biāo)所發(fā)送的數(shù)據(jù)包是不一樣的. 時(shí)序圖見(jiàn)下表 and 下 圖 。 只有當(dāng)有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)總線(xiàn)上才有信號(hào),