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基于EP1C3T144C8的FPGA的开发板设计

发布时间:2020-07-21 18:41:19 阅读: 来源:皂液器厂家

O 引言 现场可编程门阵列(FPGA,Field Programmable Gate Array)的出现是超大规模集成电路(VISI)技术和计算机辅助设计(CAD)技术发展的结果。FPGA器件集成度高、体积小,具有通过用户编程实现专门应用的的功能。它允许电路设计者利用基于计算机的开发平台,经过设计输入、仿真、测试和校验,直到达到预期的效果。利用FPGA可以大大缩短系统的研制周期,减少资金投入。更吸引人的是采用FPGA器件可以将原来的电路板级产品集成为芯片级产品,从而降低了功耗,提高了可靠性,同时还可以很方便的对设计进行在线修改。FPGA器件成为研制开发的理想器件,特别适于产品的样机开发和小批量生产,因此人们也把FPGA称为可编程的ASIC。 可以断定FPGA在结构、密度、功能、速度和灵活性方面将得到进一步的发展。随着工艺和结构的改进,FPGA的集成度将进一步提高,性能将进一步完善,成本将逐渐下降,在现代电子系统设计中将起到越来越重要的作用。

本文引用地址: 硬件电路设计及原理1.1 硬件电路整体结构 本设计的开发板电路包括6个部分:下载电路、下载接口、FPGA、电源电路、和扩展接口。其电路结构框图如下: 图2―1电路结构框图

1.1.1主芯片EPlC3T144C8 Altera Cyclone系列FPGA是A1tera公司2003年9月份推出的,基于1.5v,O.13μm工艺,Cyclone是一个性价比很高的FPGA系列。其中EPlC3T144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。 本设计选用Altera公司的Cyclone系列芯片,芯片型号为EPlC3T144C8,因为该芯片是Altera公司推出的低价格、高容量的FPGA,其以较低的价格、优良的特性及丰富的片上资源在实际应用中被广泛的采用,这些都是其他同类产品无法相比的。 1.EPlC3T144C8芯片采用1.5V内核电压,0.33 μmSRAM工艺,与其他同类产品相比具有以下特点: (1)逻辑资源丰富,逻辑单元(LE)数量为2910个。 (2)有104个可用I/O引脚,I/O输出可以根据需要调整驱动能力,并具有压摆率控制、三态缓冲、总线保持等功能:整个器件的I/0引脚分为四个区,每个区可以独立采用不同的输入电压,并可提供不同电压等级的I/0输出。 (3)多电压接口,支持LVTTL,LVCMOS,LVDS等I/0标准。 (4)灵活的时钟管理,片内配有一个锁相环(PLL)电路,可以提供输入时钟的1~32倍频或分频、156~417ps相移和可变占空比的时钟输出,输出时钟的特性可直接在开发软件Quartos II里设定。经锁相环输出的时钟信号既可以作为内部的全局时钟,也可以输出到片外供其它电路使用。 (5)内有SignalTap嵌入式逻辑分析器,极大地方便了设计者对芯片内部逻辑进行检查,而不需要将内部信号输出到I/O管脚上。1.2 设计电路模块及原理1.2.1 下载线电路 Altera器件的编程连接硬件包括:ByteBlaster并口下载电缆、ByteBlasterMV并口下载电缆、MasterBlaster串口/USB通信电缆、BitBlaster串口下载电缆。 本设计采用了ByteBlasterMV串口口下载电缆。 ByteBlasterMV串口下载电缆采用两种下载模式:被动串行模式和JTAG仿真下载模式。 ◆.被动串行模式(PS)

为了利用ByteBlasterMV并口下载电缆配置1.5VCyclone系列EPlC3T144,3.3V电源中应该连接上拉电阻,电缆的VCC脚连接到3.3V电源,而器件的VCCINT引脚连到相应的1.5V电源。对于PS配置,器件的VCCIO引脚必须连到2.5V或3.3V电源。对于JTAG在线配置和在线编程,电缆的VCC引脚必须连接3.3V电源。 ByteBlasterMV并口下载电缆与PC机相连的是25针插头,与PCB电路板相连的是10针插座。数据从PC机并口通过ByteBlasterMV并口电缆下载到电路板。1.2.2 电源电路 采用LMl086系列芯片为电路提供稳定的电源。LMl086是一系列工作在1.5A负载电流下,最大输出电流为1.5A的低输出电压控制器。在本设计中用于为FPGA提供1.5V和3.3V电源电压。该芯片的主要特点:

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