【從零開始走進FPGA】隨心所欲——DIY 系統(tǒng)板

　　3. EP2C8Q208C8N 系統(tǒng)板設計

　　(1)電源模塊

　　相對于CPLD而言，此款型號FPGA增添了1.2V電壓產(chǎn)生電路，作為內(nèi)核電壓。具體電路圖如下所示：

　　(2)時鐘模塊

　　同CPLD模塊，此處不做過多闡述。

　　(3)復位模塊

　　同CPLD模塊，此處不做過多闡述。

　　(4)JTAG模塊

　　同CPLD模塊，此處不做過多闡述。

　　(5)ASP模塊

　　ASP模塊作為燒錄pof文件到EPCS中的通道，也是PC通信的接口。具體電路圖如下所示(ASP+JTAG)：

　　(6)PLL模塊

　　本款芯片內(nèi)置2個PLL，用來鎖相，來產(chǎn)生復合要求的頻率，增加頻率穩(wěn)定性和可靠性。具體電路圖如下所示：

　　(7)EPC4 模塊

　　EPCS4用來存儲pof文件信息，用來配置FPGA，相當于單片機中的flash，用來存儲啟動代碼。

　　以上(1)到(7)便是FPGA最小系統(tǒng)版配置，以下是作為系統(tǒng)板外圍配置介紹。本例中以具備SDRAM，SRAM，UART等電路的系統(tǒng)板為題材，其余外設的具體電路圖介紹如下：

　　(8)按鍵，LED模塊

　　按鍵是設備用戶控制接口，作為人機交互接口;LED是指示燈顯示信號，作為工作狀態(tài)的反饋信號。具體電路圖如下所示：

　　(9)串口通信模塊

　　串口通信模塊作為與PC的通信接口，通過純硬件描述語言描述協(xié)議或者UART IP核的應用，來完成硬件與PC機的通信，人機交互的終端。具體電路圖如下所示：

　　(10)VGA接口模塊

　　VGA 15 PIN接口是專用于VGA視頻信號的驅(qū)動的。由于FPGA的高速，高精度，VAG的驅(qū)動是FPGA最擅長的功能之一。此模塊同時采用AD7120KST50視頻轉(zhuǎn)換芯片，把16bit數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為RGB565信號，從而在硬件上實現(xiàn)了真彩顯示的要求。具體電路圖如下所示：

　　(11)SDRAM存儲模塊

　　此模塊作為FPGA片上系統(tǒng)(SOPC)的內(nèi)存，同時也可以作為VGA顯示的顯存，總之有大容量存儲功能，主要完成FPGA海量數(shù)據(jù)的存儲和搬運。具體電路圖如下所示：

　　(12)SRAM存儲模塊

　　SRAM是掉電丟失存儲芯片，一般用來作為液晶顯存，配合VGA刷屏工作;同時在片上系統(tǒng)中，在容量大小滿足的情況下，也可以作為內(nèi)存使用。本設計中為了擴大SRAM內(nèi)存，用兩片SRAM串聯(lián)的形式來達到目的。具體電路圖如下所示：

　　注意：沒有用nand flash的原因，是因為EPCS4，EPCS16對于一般的片上系統(tǒng)而言，已經(jīng)足夠滿足了代碼的容量，因此，對于一般應用，可以省略該IC，降低成本。

　　4. FPGA系統(tǒng)板Layout注意事項

　　(1)每一個VCC的去耦電容要盡可能靠近IO，來達到更好的去耦效果

　　(2)JTAG 接口4條信號線要大致等長，以保證時序的準確性

　　(3)ASP接口信號線要大致等長，以保證時序的準確性

　　(4)EPCS信號線與FPGA之間的連線要等長，以保證時序的準確性

　　(5)晶振盡可能靠近IC，CLK輸入信號線不能與IO信號線平行

　　(6)電源盡量做到數(shù)模隔離，減少干擾

　　(7)必要時在電源輸入加上反接電源。

　　(8)按鍵輸入可以接在全局時鐘CLK上，在節(jié)約IO的基礎上，滿足信號的同時性。

　　(9)SDRAM數(shù)據(jù)線，地址線保持基本等長，以保證時序的準確性。

　　(10)SRAM數(shù)據(jù)線，地址線保持基本等長，以保證時序的準確性。

　　(11)ADV7120信號線要求等長，保證RGB565信號的完善。

　　5. FPGA系統(tǒng)板實物圖

　　若有需要參考原理圖的讀者，請下載Bingo設計的原理圖，下載地址為：http://www.chinaaet.com/lib/detail.aspx?id=86263

　　Cyclone II

　　Cyclone III