最新的FPGA单片机开发板

联华众科FPGA开发板6

FA130
 

北京联华众科科技有限公司

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Abstract  摘 要：联华众科FPGA开发板FA130核心器件为 Altera Cyclone系列的EP1C3，配置芯片为EPCS1，FA130上可以运行SOPC Builder制作的简单的工程。FA130具有丰富的板载资源，由于板载有51单片机，FA130还可以作为51单片机的学习开发板。FA130实现了3.3V系统与5V系统对接功能，具体是通过74LVXC3245（或简称3245）实现的。FA130随板资料中包括丰富的开发实例和制作开发实例的详细步骤说明，以及Quartus II环境下的设计输入，综合，仿真等内容，另外还包括SOPC建立和开发方面内容，如Nios II的建立和Nios II环境下C/C++程序开发等。FA130的EDA开发实例包括VHDL和Verilog两个版本，FA130的51单片机开发实例包括汇编和C语言两个版本。同时FA130还包括详细的使用手册和丰富的配套资料，非常适合FPGA，VHDL，Verilog开发学习者使用。另外FA130随板DVDROM中还包括VS.NET的开发实例，在学习FPGA开发，51单片机开发的同时还可以学习到VS.NET开发环境中C#程序的开发，VS.NET和C#也是WINCE.NET系统上主要的开发环境和编程语言。

1         概述
联华众科FPGA开发板FA130核心器件为 Altera Cyclone系列的EP1C3T100，配置芯片为EPCS1，FA130外观如下图所示。

整板为双面PCB，左侧为FPGA芯片Altera EP1C3T100，板载LCD1602液晶屏在调试单片机程序或HDL程序时可作为输出设备使用。

联华众科FPGA开发板FA130具有丰富的板载资源。

--核心器件包括FPGA芯片Altera EP1C3T100和PLCC封装的单片机STC89LE52。EP1C3可用I/O分4组全部以插针的形式引出，供外部扩展时使用。

--FPGA配置芯片为EPCS1，EPCS1为FLASH类型存储器，存储空间为1M位（1,046,496bits），EPCS1可以工作在5V或3.3V，在本开发板EPCS1与FPGA的IO相同工作电压为3.3V。

--时钟资源包括频率为66M有源晶振和1个外接有源晶振插座，外接有源晶振插座可直接安装用户自己希望的任何频率有源晶振。

--复位电路由一个复位按键和一片复位芯片组成，复位芯片为IMP812T，IMP812T输出高电平有效的复位脉冲，脉冲宽度为140ms。IMP812T的复位门限（Reset Threshold）为3.08V，输出的复位信号同时提供给FPGA芯片和单片机使用，FA130上EP1C3和51单片机89LE52均工作在3.3V电源电压。

--显示资源包括6位共阳七段数码管，8位LED（绿色），1片1602LCD显示屏。

--键盘资源包括4*4按键阵列，4个独立按键，其中4个独立按键可以作为单片机的中断源使用。

--接口资源包括串口，PS2接口，VGA接口，I2C总线接口，PWM信号输入输出接口，USB Deivce接口（可作为供电电源使用），9V直流电源接口，以及EP1C3可用I/O接口，JTAG下载接口和Config下载接口。两个串口一个连接到EP1C3，另一个连接到单片机上，串口芯片为MAX3232，工作在3.3V。其中JTAG下载接口和Config下载接口为5*2插座方式，需经ByteBlaster II下载线转接到PC并口，也可以用USB Blaster连接到PC的USB口。开发板随板带有一根ByteBlaster II下载线，用以连接开发板JTAG下载接口和Config下载接口到PC并口，完成编程下载或配置下载工作。

--音频资源包括1个蜂鸣器。

--电源部分包括1片LM1085-5.0，1片AS2830-3.3和1片AS2830-1.5，LM1085-5.0提供5V直流电源作为AS2830-3.3，AS2830-1.5输入电源和LCD1602供电电源。AS2830-3.3提供3.3V直流电源，作为FPGA的IO电源和开发板上其他设备电源。AS2830-1.5提供1.5V直流电源，作为FPGA的核心供电电源。

--存储资源包括1片24C02和1片93C46，24C02连接在I2C总线上，是存储空间为256字节串行E2PROM，24C02的设备地址也可以由板上的3位拨码开关设置。93C46为SPI接口的串行E2PROM，93C46存储空间为128字节。

--其他资源还包括8位拨码开关，连接到EP1C3上。

FA130包含的配件如下图所示。

 

FA130及配件清单如下表。

配件            数量        说明
-----------------------------------------------------
FA130           1           联华众科FPGA开发板
9V直流电源      1           最大输出电流1000mA
下载线          1           ByteBlaster II
串口线          1           9针串口线
USB线           1           USB Device连接线
DVDROM          1           包括资料和软件
 

开发板FA130电源的连接，下载线JTAG连接方式下载程序到FPGA芯片内RAM中，FPGA芯片内的程序掉电后无法保存，JTAG下载方式适合调试程序时使用。如下图所示。

如果希望程序永久保存在硬件系统内，则需要通过Config下载接口将程序下载到配置芯片内，配置芯片内的程序掉电可以保存，再次上电后自动装载到FPGA内并由FPGA开始运行。配置按键“CONFIG”按下后，将强制FPGA用配置芯片程序加载到FPGA中。开发板FA130下载线CONFIG连接方式，如下图所示。

 

开发板FA130单片机下载线连接方式如下图所示。

 

FA130也可以使用PC机USB供电，如下图所示。

开发板FA130 运行SOPC程序如下图所示。

 

FPGA上运行的C程序如下图所示。

开发板FA130数码管显示效果如下图所示。

 

开发板FA130 LCD屏显示效果如下图所示。

 

PC上位机通过单片机串口控制LCD屏的显示内容，PC上位机发送的内容实时显示在LCD上，如下图所示。

PC上位机读取FA130 24C02，并将数据显示在上位机窗口内图如下所示。

 

PC读取FA130上24C02存储的数据，并显示数据界面如下图所示。

 

单片机通过FPGA读取拨码开关状态，并用8位LED显示如下图所示。

 

VGA口输出光栅效果图如下所示。

 

上位机控制可调频率和占空比，FPGA输出PWM，如下图所示。

下图为2路PWM信号的波形数据。

FA130开发板包括非常丰富的开发实例，不仅包括FPGA开发实例，还包括单片机开发实例和VS.NET开发实例。FPGA开发实例提供VHDL，Verilog两个版本。单片机开发实例包括汇编和C语言两个版本。VS.NET开发实例编程语言为C#，VS.NET和C#也是WINCE.NET平台支持的开发工具和编程语言。

2         开发环境
本节关于开发环境的内容包括两个方面，开发板硬件连接方法和PC上所需的软硬件环境。

FA130的供电可以选择9V直流电源外接供电，也可以选择用PC机USB口供电，使用外接电源供电方式的开发板硬件连接方法如下图所示。

上图中的串口连接线用以下载单片机程序。

使用USB供电方式的开发板硬件连接方法如下图所示。

上图中的串口连接线用以下载单片机程序。

PC硬件要求至少配备25针打印口（如果PC无打印口，可选购USB Blaster下载线，通过USB完成程序的下载），9针串口，在使用USB为开发板供电时PC硬件需配备USB口。

PC上软件环境包括：

--操作系统：Microsoft Windows 2000 Professional或其他版本的 Microsoft Windows。

--FPGA开发工具软件：Altera Quartus II 7.2，用于FPGA设计输入，综合，配置，仿真，编程等，Quartuss II界面如下图所示。

--串口通信软件：联华众科通信通或其他串口通信软件。串口发送，串口接收等开发实例会用到串口通信软件。

3         资料目录结构
开发板附1张DVDROM，名称为[联华众科FA130]，该DVDROM目录结构如下图所示。

开发实例列表如下图所示。

DVDROM[联华众科FA130]目录说明如下表。

名称                        描述
------------------------------------------------------------------
01-用户手册                 FPGA开发板FA130用户使用手册
02-工具软件                 包括联华众科通信通等的工具软件
03-源码文件                 FA130配套程序源码
04-电原理图                 FA130电原理图
05-数据手册                 开发板上芯片的数据手册
06-参考资料                一些对学习和开发有帮助的技术资料
 

4         购买及售后技术支持
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