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1、 1 Spartan 3E Starter Kit Board User Guide 2 Chapter 1 Introduction and Overview Chapter 2 Switches Buttons and Knob 开关按钮开关按钮 Chapter 3 Clock Sources 时钟脉冲源时钟脉冲源 Chapter 4 FPGA Configuration Options 配置配置 Chapter 5 Character LCD Screen LCD显示屏特性显示屏特性 Chapter 6 VGA Display Port VGA接口 接到显示器上接口 接到显示器上 Cha
2、pter 7 RS 232 Serial Ports RS 232接口 接器件接口 接器件 Chapter 8 PS 2 Mouse Keyboard Port PS 2鼠标键盘接口鼠标键盘接口 Chapter 9 Digital to Analog Converter DAC D A接口接口 Chapter 10 Analog Capture Circuit 模拟捕获电路模拟捕获电路 Chapter 11 Intel StrataFlash Parallel NOR Flash PROM Chapter 12 SPI Serial Flash 串行外围接口系列闪存 Chapter 13 DD
3、R SDRAM 内存内存 Chapter 14 10 100 Ethernet Physical Layer Interface 以太网物理层接口以太网物理层接口 Chapter 15 Expansion Connectors 扩展接口扩展接口 Chapter 16 XC2C64A CoolRunner II CPLD Chapter 17 DS2432 1 Wire SHA 1 EEPROM 3 Chapter 1 Introduction and Overview Spartan 3E入门实验板使设计人员能够即时利用Spartan 3E系列的完 整平台性能 设备支持 设备支持 Sparta
4、n 3E CoolRunner II 关键特性 关键特性 Xilinx 器件 Spartan 3E 50万门 XC3S500E 4FG320C CoolRunner II XC2C64A 5VQ44C 与Platform Flash XCF04S VO20C 时钟 时钟 50 MHz晶体时钟振荡器 存储器存储器 128 Mbit 并行Flash 16 Mbit SPI Flash 64 MByte DDR SDRAM 连接器与接口连接器与接口 以太网10 100 Phy JTAG USB下载 两个9管脚RS 232 串行端口 PS 2类型鼠标 键盘端口 带按钮的旋转编码器 四个滑动开 关 八个
5、单独的LED输出 四个瞬时接触按钮 100管脚hirose扩展连接 端口与三个6管脚扩展连接器 显示器显示器 VGA显示端口 16 字符 2 线式 LCD 电源 电源 Linear Technologies 电源供电 TPS75003三路电源管理IC 市场市场 消费类 电信 数据通信 服务器 存储器 应用应用 可支持 32 位的 RISC 处理器 可以采用 Xilinx 的 MicroBlaze 以 及 PicoBlaze 嵌入式开发系统 支持 DDR 接口的应用 支持基于 Ethernet 网络的应用 支持大容量 I O 扩展的应用 Choose the Starter Kit Board
6、for Your Needs Spartan 3E FPGA Features and Embedded Processing Functions Spartan3 E FPGA 入门实验板具有 Spartan3 E FPGA 系列突出独特的特点和为嵌入式处理 发展与应用提供了很大的方便 该板的特点如下 Spartan3 E 特有的特征 并行 NOR Flash 配置 通过并行 NOR Flash PROM 实现 FPGA 的 多种配置方式 嵌入式系统 MicroBlaze 32 bit 嵌入RISC处理器 PicoBlaze 8 bit 嵌入控制器 DDR 存储器接口 Learning Xi
7、linx FPGA CPLD and ISE Development Software Basics Spartan3 E FPGA 入门实验板比其他的入门实验板先进 复杂 它是学习FPGA或CPLD设 计和怎样运用ISE软件的基础 Advanced Spartan 3 Generation Development Boards 入门实验板示范了MicroBlaze 32 bit 嵌入式处理器和EDK的基本运用 其更先进的地方 4 在于配了额外的外设和FPGA逻辑 包括SP 305入门实验板 Key Components and Features 主要特征 1 XC3S500E Spartan
8、 3e 多达232个用户I O口 320个FPGA封装管脚 超过10000 个逻辑单元 2 4Mbit的Flash 配置PROM 3 64个宏单元的XC2C64A CoolRunner CPLD 4 64 MByte 512 Mbit of DDR SDRAM 16 数据接口 100 MHz 5 16 MByte 128 Mbit of 并 行NOR Flash Intel StrataFlash FPGA配置存储 MicroBlaze代码存储 映射 6 16 Mbits of SPI serial Flash STMicro FPGA配置存储 MicroBlaze代码存储 映射 7 16字符
9、 2线式LCD显 示屏 8 PS 2鼠标或键盘接口 9 VGA显示接口 10 10 100以太PHY 要求FPGA内部具有 以太MAC 11 2个9 管脚的RS 232端口 DTE和DCE两种类型 12 FPGA CPLD下载 调试USB接口 13 50Hz时钟晶振 14 1线式的SHA 1位流复制保护串行EEPROM 15 Hirose FX2扩展连接口 16 3个管脚扩展连接器 17 4个SPI DAC转换器输出管脚 18 2个SPI带可 编程增益ADC输入管脚 19 ChipScope 软件调试接口 20 带按钮的旋转编码器 21 8个 单独的LED输出 22 4个滑动开关 23 4个按
10、钮开关 24 SMA时钟输入 25 8管脚插槽 辅助晶振 Design Trade Offs Configuration Methods Galore FPGA的一个典型应用就是使用单永久性存储器来存储配置信息 为了说明新的Spartan 3E 的性能 入门实验板有3个不同的配置存储源 这需要一起正确使用 额外的配置功能使入门实 验板比典型的Spartan 3E应用更复杂 入门实验板包括JTAG可编程USB接口 片上的线路简化了器件的编程过程 在典型的应用 中 JTAG编程硬件在片外或在一个单独的编程模块上 如XILINX USB电缆平台 Voltages for all Applicatio
11、ns 入门实验板利用TI公司的TPS75003芯片 专门为Spartan 3E的FPGA提供电源 作为三态输 出调整仪 该调整仪适用多种FPGA的应用 但是 入门实验板包括DDR SDRAM 这需要它自 身快速的电流来供给 简单地说 带USB接口的JTAG下载方式解决了需要单独配备1 8V电源的 问题 Chapter 2 Switches Buttons and Knob Slide Switches Locations and Labels 入门实验板具有4个滑动开关 如图2 1所示 5 Operation 当开关关上或上拉时 FPGA的管脚连接3 3V电源 即逻辑高电平 断开或下拉时 FP
12、GA 管脚接地 逻辑低电平 一般开关的机械闭合时间为2ms 这里没有使用活动的回弹线路 尽 管这种线路可以很容易地加到FPGA上 UCF Location Constraints 图2 2为4个滑动开关提供了UCF约束 I O口分配和I O口标准 这里没有用到上拉电阻 但 是 当开关处于中间转换位置时 它被定义为输入 Push Button Switches Locations and Labels 入门实验板有4个瞬时按钮开关 如图2 3所示 BTN NORTH BTN EAST BTN SOUTH and BTN WEST 6 注 a 所有的BTN 按钮输入需要内部的下拉电阻 b 在一些F
13、PGA应用中BTN SOUTH作为软 复位使用 Operation 按下按钮 FPGA接到3 3v电源 如图2 4 没有按下时 鉴于内部下拉电阻的原因 FPGA 管脚产生一个逻辑低电平 图2 5说明了怎样去定义下拉电阻的UCF 这里按钮上没有活动的回 弹线路 在一些应用中 BTN SOUTH按钮开关充FPGA选择复位功能的软复位 UCF Location Constraints 图2 5为4个按钮开关提供了UCF约束 I O口分配和I O口标准 并为每个输入管脚定义下拉 电阻 Rotary Push Button Switch 7 Locations and Labels 如图2 3所示 旋转
14、按钮处4个分开的按钮的中间 该开发产生3个输出 2个轴状编码输出 ROT A和ROT B 中心的按钮是ROT CENTER Operation 旋转按钮有 2 个不同的功能 只要轴柄一转 按钮就旋转并输出值 该轴也可以按下 和 按钮开关一样 Push Button Switch 按下握柄或按钮 则FPGA接通3 3V 如图2 6所示 使用内部的下拉电阻产生低电平 图 2 9说明了怎样去定义UCF的下拉电阻 这里按钮上没有活动的回弹线路 Rotary Shaft Encoder 首先 旋转编码更像是个连接到中心的凸轮 旋转轴柄可操作两个按钮开关 如图 2 7 所 示 选择一个开关连接地 产生低电
15、平 当开关开时 FGPA 内部的上拉电阻将该信号拉为高 电平 图 2 9 是对其 UCF 约束的描述 怎样去定义上拉电阻 FPGA 电路很方便地译码 A 和 B 的输入信号 但考虑到开关的机械特性 转换时会产生输 入噪音 如图 2 8 所示 噪音错误地报告额外的旋转事件或甚至报告旋转相反的方向 8 UCF Location Constraints Discrete LEDs Locations and Labels 入门实验板在滑动开关的上面有 8 个独立的贴片 LED 9 Operation LED 一端接地 另一端通过 390 欧的限流电阻接到 Spartan 3E 上 要点亮一个 LED
16、 向相 应的控制位置高 UCF Location Constraints Chapter 3 Clock Sources Overview 图 3 1 所示 入门实验板支持 3 个主时钟输入源 1 包括一个 50MHz 的时钟晶振 2 通过 SMA 连接器 时钟可以板外供应 反之 FPGA 也可以提供时钟信号或其它高速 信号给 SMA 连接器 3 分列式 8 DIP 时钟晶振插槽 10 Clock Connections 每个时钟的输入直接连到 Bank0 的输入全局缓冲 I O 表 3 1 所示 每个时钟输入也可以连 接到相应的 DCM Voltage Control FPGA 的 I O Bank0 的供给电压由跳线 JP9 控制 因此 这些时钟源也是由 JP9 控制的 默 认情况下 JP9 置为 3 3v 板上的晶振是 3 3V 的 如果 JP9 为 2 5V 晶振的工作有可能达不到 预期的效果 50 MHz On Board Oscillator 50MHz 的晶振占空比为 40 50 之间 其精度为 2500Hz 或 50ppm Auxiliary Clock Oscilla
