EP1C20高级实验平台用户手册

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1、EP1C20 高级实验平台用户手册 - 1 - Designed for EP1C20 Advanced SOPC Kit BoardDesigned for EP1C20 Advanced SOPC Kit Board EP1C20 高级实验平台高级实验平台 用户手册用户手册 EP1C20 高级实验平台用户手册 - 2 - Designed for EP1C20 Advanced SOPC Kit BoardDesigned for EP1C20 Advanced SOPC Kit Board 目录目录 EP1C201 ADVANCED SOPC错误！未定义书签。 KIT BOARD.错误！

2、未定义书签。 用户手册用户手册1 目录目录2 修订历史修订历史3 内容介绍：本手册包括以下章节内容介绍：本手册包括以下章节4 CHAPTER 1 主要器件及特性CHAPTER 1 主要器件及特性.5 主要元器件介绍5 支持的功能扩展板7 核心板与底板示意图7 CHAPTER 2 4 位位 7 段数码显示器段数码显示器9 CHAPTER 3 开关蜂鸣器与数码管开关蜂鸣器与数码管12 开关12 蜂鸣器13 LEDS13 CHAPTER 4 VGA 接口接口15 CRT 显示器的工作原理： .16 VGA 信号的时序关系：17 CHAPTER 5 PS/2 鼠标键盘接口鼠标键盘接口.19 键盘20

3、鼠标22 CHAPTER 6 RS-232 串口串口24 串行通信标准25 接收机设计27 发送机设计27 CHAPTER 7 字符型液晶显示器字符型液晶显示器28 介绍28 FPGA 控制原理.30 CHAPTER 8 USB 接口及芯片接口及芯片32 I2C 总线操作.33 CHAPTER 9 用户自定义串行接口及用户自定义串行接口及 I2C 接口接口35 I2C 总线操作.35 CHAPTER 10 高速异步高速异步 SRAM37 CHAPTER 11 高速同步高速同步 SDRAM.41 CHAPTER 12 大容量快速大容量快速 FLASH44 CHAPTER 13 扩展板接口扩展板接

4、口 46 CHAPTER 14 JTAG 下载与调试接口下载与调试接口47 JTAG 接口.47 AS 接口47 CHAPTER 15 电源分配电源分配 .48 CHAPTER 16 复位电路复位电路 .50 CHAPTER 17 时钟源时钟源 .51 EP1C20 高级实验平台用户手册 - 3 - Designed for EP1C20 Advanced SOPC Kit BoardDesigned for EP1C20 Advanced SOPC Kit Board 修订历史修订历史 版本 修订人 修订日期 修订内容 EP1C20 高级实验平台用户手册 - 4 - Designed for

5、 EP1C20 Advanced SOPC Kit BoardDesigned for EP1C20 Advanced SOPC Kit Board 内容介绍：本手册包括以下章节 Chapter 1, “主要器件及特性主要器件及特性” Chapter 2, “四位七段数码显示管四位七段数码显示管” Chapter 3, “开关、蜂鸣器与数码管开关、蜂鸣器与数码管” Chapter 4, “VGA 接口接口” Chapter 5, “PS/2 鼠标鼠标/键盘接口键盘接口” Chapter 6, “RS-232 串口串口” Chapter 7, “字符型液晶显示器接口”字符型液晶显示器接口” Ch

6、apter 8, “USB2.0 接口与芯片”接口与芯片” Chapter 9, “用户自定义串口及用户自定义串口及 I2C 接口”接口” Chapter 10, “高速异步高速异步 SRAM” Chapter 11, “高速同步高速同步 SDRAM” Chapter 12, “大容量快速大容量快速 FLASH” Chapter 13, “扩展板接口”扩展板接口” Chapter 14, “JTAG 下载与调试接口下载与调试接口” Chapter 15, “电源分配电源分配” Chapter 16, “复位电路复位电路” Chapter 17, “时钟源”时钟源” 附录附录 A, “电路板原理

7、图电路板原理图” 附录附录 B, “主要元件的相关材料主要元件的相关材料” EP1C20 高级实验平台用户手册 - 5 - Designed for EP1C20 Advanced SOPC Kit BoardDesigned for EP1C20 Advanced SOPC Kit Board Chapter 1 主要器件及特性 Chapter 1 主要器件及特性 这套开发板主要是面向 FPGA 的初、中级者，或者对 FPGA 开发感兴趣的爱好者。所 以，设计本着简单实用，扩展性好的原则，特别适合个人用户。也可以作为产品开发的原 型验证板或者 IC 前端设计验证板。我们也希望大家在这套板上开

8、发出有创意的产品。 同时，这套开发板也提供了一个 SOPC（System On Programming Chip）平台，可以实 现嵌入式的软 CPU，如 NIOSII ，Open RISC 等，为嵌入式电子产品设计提供了又一种选 择。 主要元器件介绍主要元器件介绍 50 万门 ALTERA CYCLONE 系列 FPGA EP1C20 50 万门 ALTERA CYCLONE 系列 FPGA EP1C20 Feature LEs 20,060 M4K RAM BLOCKS(128*36BITS) 64 TOTAL RAM BITS 294,912 PLLS 2 MAXIMUM USER I/O

9、 PINS 301 封装：400-PIN FINE LINE BGA 配置方案：串行配置器件系列包括 EPCS1 和 EPCS4 两个产品，分别提供 1MB 和 4MB 的存储 容量。具备在系统编程能力和多次编程能力。 支持 NIOSII 处理器：NIOSII 处理器和外围设备只占用不到 600 个逻辑单元，可集成多个 NIOSII 处理器 支持支持 EPCS4：EPCS4 可以配置 EP1C20。 1M Byte 高速，异步SARM 1M Byte 高速，异步SARM 两片256K16Bit的ISSI IS61LV2561610T ，10ns 读写速度 48Bit位宽，独立的字节使能信号 E

10、P1C20 高级实验平台用户手册 - 6 - Designed for EP1C20 Advanced SOPC Kit BoardDesigned for EP1C20 Advanced SOPC Kit Board 16M Byte 高速SDARM 16M Byte 高速SDARM 一片128Mbit（4M32Bit）的HY57V283220T sdram，32位宽 最高166MHz 读写速度； 32M Byte 快速FLASH 32M Byte 快速FLASH 一片 4M8Bit 或者 2M16Bit的Am29LV320D90，90ns 读写速度； 灵活的页面方式，可以用来存储FPGA

11、配置文件或者操作系统镜像文件 9 针针 RS232 串口串口 实现与计算机的数据通讯；辅助调试，结果输出； 8 色的色的 VGA 接口接口 直接 VGA 显示器对接，实现 8 种颜色的显示；用于验证 VGA 时序； PS/2 鼠标，键盘接口鼠标，键盘接口 标准的鼠标、键盘接口，支持 3.3V 和 5V 设备，可以用来验证 PS/2 的接口协议，实现 一个 IO 设备扩展； USB2.0 高速数据接口高速数据接口 采用了应用广泛，性能稳定的 Cypress 公司 CY68013 芯片实现了 USB 接口的扩展，能 够与计算机之间实现高速的数据传递； 用户自定义串行标准协议接口用户自定义串行标准协

12、议接口 直接扩展 FPGA 的 IO 到数据传输接口，用户可以自定义传输协议标准 功能扩展接口功能扩展接口 通过相应的扩展板，可以实现 Audio 和 Wireless 等应用。用户也可以开发自己定义的 接口板。 EP1C20 高级实验平台用户手册 - 7 - Designed for EP1C20 Advanced SOPC Kit BoardDesigned for EP1C20 Advanced SOPC Kit Board 支持的功能扩展板支持的功能扩展板 音视频接口板（RCE-AV） 音频的 Codec TL320AIC23 来完成音视频的输入和输出。 网络接口扩展板（RCE-NET

13、） 通过扩展总线实现一个 10M/100M 的 PHY/MAC，实现以太网络通信实验；也可以单 独评估 MAC 的性能。 核心板与底板示意图核心板与底板示意图 图1-1核心板元件示意图 图1-2底板元件示意图 EP1C20 高级实验平台用户手册 - 8 - Designed for EP1C20 Advanced SOPC Kit BoardDesigned for EP1C20 Advanced SOPC Kit Board EP1C20 高级实验平台用户手册 - 9 - Designed for EP1C20 Advanced SOPC Kit BoardDesigned for EP1C

14、20 Advanced SOPC Kit Board Chapter 2 4 位位 7 段数码显示器段数码显示器 7 段数码显示器与 FPGA 用户自定义 I/O相连,由图 2-2 所示. 所有显示管公用一组数据 线，但是每个数码管有独立的使能端. FPGA 的管脚映射见表 2-1.当使能端为低电平时可以 点亮相应的数码管. 以图 2-1 为例：最左边的数码管显示“2”，左侧的蓝色数字为数据输 输入值使能端 AN0 为低电平。不同的 A 到 G 的数据组合可以显示不同的数字，比如若 A 信 号是高电平则相应的 A 管点亮，使能端为高电平是可以关闭数码管.电路原理图见图 2-1 图 2-1 七段

15、数码显示器原理图： 由于加上了三极管，所以当 LED_S0 输入高电平时三极管导通，发射极为低电平，点亮 相应的数码管。这样统一 图 2-2:七段数码显示器电路原理图 (使能端高电平点亮) EP1C20 高级实验平台用户手册 - 10 - Designed for EP1C20 Advanced SOPC Kit BoardDesigned for EP1C20 Advanced SOPC Kit Board 表 2-1: 数据线管脚映射 Segment FPGA PIN LED_A A17 LED_B E17 LED_C B16 LED_D D16 LED_E A14 LED_F C15 LED_G E15 LED_DP E12 表 2-2: 使能端管脚映射 使能控制(Anode Control） AN0（左） AN1 AN2 AN3 FPGA Pin A15 C16 E16 B15 表 2-3:七段数码管译码器真值表 EP1C20 高级实验平台用户手册 - 11 - Designed for EP1C20 Advanced SOPC Kit BoardDesign