分享一本书 《从零开始设计 FPGA 最小系统》

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FPGA 最小系统的概念

FPGA 最小系统是可以使 FPGA 正常工作的最简单的系统。它的外围电路尽量最少，

只包括 FPGA 必要的控制电路。

一般所说的 FPGA 的最小系统主要包括：FPGA 芯片、下载电路、外部时钟、复位

电路和电源。如果需要使用 NIOS II 软嵌入式处理器还要包括：SDRAM 和 Flash。一

般以上这些组件是 FPGA 最小系统的组成部分。红色飓风 II 代 Altera 开发板功能框图

FPGA 最小系统电路分析

2.2.1 FPGA 管脚设计

FPGA 的管脚主要包括：用户 I/O（User I/O）、配置管脚、电源、时钟及特殊应用管

脚等。其中有些管脚可有多种用途，所以在设计 FPGA 电路之前，需要认真的阅读相应

FPGA 的芯片手册。

下面以 Altera 公司的 Cyclone 系列 FPGA 为例，介绍 FPGA 的各种功能管脚。

（1）用户 I/O。

I/Onum（LVDSnumn）：可用作输入或输出，或者双向口，同时可作为 LVDS 差分对的

负端。其中 num 表示管脚序号。

一般在绘制 FPGA 原理图时，将同一种功能和用途的管脚放在一个框图中，如图 2.3

所示是用户 I/O 的原理图。

（2）配置管脚。

· MSEL[1..0]：用于选择配置模式。FPGA 有多种配置模式，比如主动、被动、快速、

正常、串行、并行等，可以此管脚进行选择。

· DATA0：FPGA 串行数据输入，连接至配置器件的串行数据输出管脚。

· DCLK：FPGA 串行时钟输出，为配置器件提供串行时钟。

· nCSO（I/O）：FPGA 片选信号输出，连接至配置器件的 nCS 管脚。

· ASDO（I/O）：FPGA 串行数据输出，连接至配置器件的 ASDI 管脚。

· nCEO：下载链器件使能输出。在一条下载链（Chain）中，当第一个器件配置完成

后，此信号将使能下一个器件开始进行配置。下载链的最后一个器件的 nCEO 应悬空。