基于EP2C8的FPGA教學(xué)實(shí)驗(yàn)板設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展和電子工藝的不斷改進(jìn)，從早期可以完成簡(jiǎn)單數(shù)字邏輯功能的可編程陣列邏輯（PAL）和通用陣列邏輯（GAL）到后期的復(fù)雜可編程邏輯器件（CPLD）和現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA），可編程邏輯器件（PLD）的發(fā)展日新月異。以Altera、Xilinx和Lattice為首的各大IC廠商CPLD/FPGA器件推陳出新，器件密度越來越高，速度越來越快，邏輯資源越來越豐富，憑借優(yōu)異的性能成為目前電路設(shè)計(jì)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。對(duì)于廣大工科學(xué)

2、生和設(shè)計(jì)人員來說，嵌入式集成電路的學(xué)習(xí)和工程項(xiàng)目的研發(fā)離不開工程實(shí)踐，這就需要硬件開發(fā)平臺(tái)的支持。
　　本文研究的重點(diǎn)是設(shè)計(jì)一塊以Altera公司CycloneII系列芯片EP2C8Q208C8為核心的FPGA教學(xué)實(shí)驗(yàn)板。文章從需求分析和總體設(shè)計(jì)方案出發(fā)，詳細(xì)描述了電路原理圖設(shè)計(jì)、存儲(chǔ)器和外圍芯片選型以及PCB設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)板進(jìn)行相關(guān)功能測(cè)試與驗(yàn)證。該實(shí)驗(yàn)開發(fā)板采用模塊化的設(shè)計(jì)思路，分為核心板和擴(kuò)展板。核心板主要包括電源模塊

3、、時(shí)鐘模塊、復(fù)位模塊、配置電路模塊、SRAM和SDRAM模塊、JTAG和ASP接口等；擴(kuò)展板接口豐富，方便進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和二次開發(fā)，其主要包括LED、數(shù)碼管、撥碼開關(guān)、按鍵、點(diǎn)陣模塊接口、LCD1602接口、A/D和D/A模塊、PS/2接口、VGA接口等。其中大多數(shù)器件管腳獨(dú)立，便于擴(kuò)展。系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率為50MHZ，在設(shè)計(jì)過程中充分考慮了電磁兼容性、信號(hào)完整性與功耗問題，合理布局布線，確保實(shí)驗(yàn)板具有可靠的性能。開發(fā)板采用與EP2C8系列FPG

4、A相匹配的配置芯片EPCS4，有JTAG和ASP兩種下載接口方便用戶選擇，用USB-Blaster電纜便可實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)板與電腦連接，通過led指示燈可查看下載情況，操作簡(jiǎn)單。用戶在此平臺(tái)上可進(jìn)行基礎(chǔ)性、擴(kuò)展性實(shí)驗(yàn)和簡(jiǎn)單工程實(shí)踐，便于學(xué)習(xí)應(yīng)用FPGA和SOPC技術(shù)。
　　最后，通過VGA彩色信號(hào)顯示實(shí)驗(yàn)、LCD1602顯示實(shí)驗(yàn)、Nios II軟核實(shí)驗(yàn)3個(gè)具體實(shí)例調(diào)試實(shí)驗(yàn)板的部分模塊功能。經(jīng)過調(diào)試可以得到預(yù)期設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)板運(yùn)行穩(wěn)定