FPGA开发板使用说明书

目录第一章综述 (1)第二章系统模块 (2)第三章软件的介绍 (11)第四章USB 电缆的安装与使用 (28)第一章综述THSOPC-3型FPGA开发板是根据现代电子发展的方向，集EDA和SOPC系统开发为一体的综合性实验开发板，除了满足高校专、本科生和研究生的SOPC教学实验开发之外，也是电子设计和电子项目开发的理想工具。

一、实用范围：●自主创新应用开发；●单片机与FPGA联合开发；●IC设计硬件仿真；●科研项目硬件验证与开发；●高速高档自主知识产权电子产品开发；●毕业设计平台；●研究生课题开发；●电子设计竞赛培训；●现代DSP开发应用；●针对各类CPU IP核的片上系统开发；●DSP Biulder系统设计。

二、硬件配置：THSOPC-3型FPGA开发板基于Altera Cyclone II 器件的嵌入式系统开发提供了一个很好的硬件平台，它可以为开发人员提供以下资源：●支持+5V 电源适配器直接输入或者USB接口供电，5V、3.3V、1.2V混合电压源；●FPGACycloneII FPGA EP2C8，40万门，2个锁相环；●isp单片机AT89S8253。

isp单片机AT89S8253及开发编程工具，MCS51兼容，12KB isp可编程Flash ROM，2KB ispEEPROM，都是10万次烧写周期；2.7-5.5V工作电压；0-24MHz工作时钟；可编程看门狗；增强型SPI串口，9个中断源等。

此单片机可与FPGA联合开发，十分符合实现当今电子设计竞赛项目的功能与指标实现；●EPM3032 CPLD；● 4 Mbits 的EPCS4 配置芯片；●512KB高速SRAM；●20MHz 高精度时钟源（可倍频到300MHz）；● 4 个用户自定义按键；●8 个用户自定义开关；●8 个用户自定义LED；● 2 个七段码LED；●标准AS 编程接口和JTAG调试接口；●两个标准2.54mm扩展接口，供用户自由扩展；●RS-232 DB9串行接口；●PS/2键盘接口；●VGA接口；●4X4键盘；●液晶显示屏20字X4行；●USB-Blaster编程器，可对FPGA通过JTAG口编程、调试、测试；单片机编程ByterBlasreMV 编程器；●光盘：配套子程序库、资料、编程软件、实验指导书。

第二章系统模块一、系统组成本节将重点介绍开发板上所有的组成模块。

图2-1是整个开发板的模块布局图，表2-1是对应的组成部分及其功能的简单描述。

表2-1系统组成部分及其功能描述二、各个模块及其硬件连接详细说明1．Cyclone II EP2C8 FPGA（U1）继Altera公司成功推出第一代Cyclone FPGA后，Cyclone一词便深深的烙在广大硬件工程师心中，一时间它便成为低功耗、低价位以及高性能的象征。

然而在去年，Altera 公司再一次发布第二代Cyclone FPGA，与第一代相比，加入了硬件乘法器，同时内部存储单元数量也得到了进一步的提升，相信Cyclone II比它的鼻祖Cyclone而言，会表现出更加出色的性能。

本开发板上采用的FPGA是EP2C8Q208C8，它便是Altera Cyclone II系列中的一员，采用208引脚的●FPGA●板下次上电的时候，会完成对FPGA的自动配置。

这种模式主要用来产品定型后，完成对FPGA所以与FPGA无4．JTAG 调试接口（JTAG）在FPGA开发过程中，JTAG是一个不可少的接口，因为开发人员需要下载配置数据到FPGA。

在Nios II开发过程中，JTAG更是起着举足轻重的作用，因为通过JTAG接口，开发人员不仅可以对Nios II系统进行在线仿真调试，而且还可以下载代码或用户数据到CFI Flash 中。

开发板上提供如图2-2 所示的10针插座，其每个插针的信号定义见表2-5。

5．AS表2-7按键与FPGA的硬件连接注：按键按下为低电平，抬起为高电平。

7．自定义LED（DS1～DS8）为了方便开发人员进行简单直观的信号观察，开发板上提供了八个用户自定义LED。

这八个LED由FPGA的IO引脚直接驱动，当FPGA对应的I/O输出低电平时，LED点亮；当FPGA对应的IO8．P49．相连。

10．开发板上外部供电仅需在POWER输入＋5V 直流电压即可。

用户需要特别注意的是，插入J6 的插头必须为内正外负供电极性，如图2-3所示。

为了保证系统能够稳定工作，电源适配器功率最好在5V/1A以上。

图2-3电源适配器插头说明用户亦可用USB线直接连接PC 机及开发板的USB接口直接供电。

11．八位自锁开关为了方便开发人员作一些简单的、手动的逻辑输入，开发板上提供了8个用户自定义自锁开关。

这八个开关连接到了FPGA的八个I/O引脚上，控制高低电平的输入，具体的定义和表2-9八位自锁开关与FPGA的硬件连接注：S1~S8与扩展接口(P_FPGA)复用，故用P_FPGA接口时此八个开关要打到高电平。

12．P S/2 键盘接口开发板上提供了PS/2设备接口，用于鼠标和键盘开发实验。

PS/2接口与FPGA的硬件连接见表2-10。

表2-11VGA接口与FPGA的硬件连接K5为单片机U3（AT89S8253）的复位按键。

19．接口（P_MCU）1．严禁用手直接接触开发板上的芯片管脚，避免静电危害。

2．最好使用原配电源适配器，如用其它电源适配器，请务必确认适配器为+5V直流、内正外负极性输出的插头。

3．请选用本公司生产的下载电缆，如使用其它下载电缆，请确定电缆的电气特性和信号定义与本开发板插座一致。

4．不要自行拆机，以免发生危险。

5．如果你在使用过程当中遇到什么问题，请及时与我们联系。

第三章软件的安装与使用一、QuartusII与NIOSII软件概述Altera公司的QuartusII软件提供了可编程片上系统（SOPC）设计的一个综合开发环境，是进行SOPC设计的基础。

QuartusII集成环境包括以下内容：系统级设计，嵌入式软件开发，可编程逻辑器件（PLD）设计，综合，布局和布线，验证与仿真。

QuartusII设计软件根据设计者需要提供了一个完整的多平台开发环境，它包含整个FPGA和CPLD设计阶段的解决方案。

图3-1说明了QuartusII软件的开发流程。

图3-1QuartusII 软件开发流程此外，QuartusII软件允许用户在设计流程的每个阶段使用QuartusII图形用户界面、EDA 工具界面或命令行界面。

在整个设计流程中可以使用这些界面中的一个，也可以在不同的设计阶段使用不同的界面。

Altera 技术领先的QuartusII设计软件配合一系统可供客户选择的IP核，可使设计人员在开发和推出FPGA、CPLD和结构化的ASIC设计的同时，获得无与伦比的设计性能、一流的易用性以及最短的市场推出时间。

这是设计人员首次将FPGA 移植到结构化的ASIC中，能够对移植后的性能和功耗进行准确的估算。

QuartusII软件支持VHDL和Verilog硬件描述语言（HDL）的设计输入、基于图形的设计输入方式以及集成系统设计工具。

QuartusII软件可以将设计、综合、布局和布线以及系统的验证全部整合到一个无缝的环境之中。

其中还包括第三方EDA工具的接口，如MATLAB等。

QuartusII软件包括SOPC Builder工具。

SOPC Builder针对可编程片上系统（SOPC）的各种应用自动完成IP核（包括嵌入式处理器、协处理器、外设、数字信号处理器、存储器和用户设定的逻辑）的添加、参数设置和连接进行操作。

SOPC Builder节约了原先系统集成工作中所需要大量时间，使设计人员能够在几分钟内将概念转化成真正可运行的系统。

QuartusII与MAXPLUSII的设计方式基本一致。

但在器件支持以及其它功能方面都有了很大的改进。

其版本从QuartusII3.0一直升级到目前的QuartusII6.0。

其操作和功能还在不但的改进。

QuartusII5.1 的安装与授权PC 机的系统配置为了使QuartusII软件的性能达到最佳，Altera 公司建议计算机的最低配置如下：◆奔腾II400MHz，512MB以上和系统CPU和内存。

◆大于800MB的安装QuartusII软件所需要的最小硬盘空间。

◆Windows2000 或Windows XP 或者WINNT4.0 以上的操作系统◆Microsoft Windows兼容的SVGA显示器。

◆CD-ROM驱动器◆至少有下面的端口之一：用于程序下载的并行接口（LPT口）用于通信的串行口；用于USB下载和通信的USB口。

◆Microsoft IE5.0 以上的浏览器◆TCP/IP 网络协议。

1．QuartusII5.1的安装在满足系统配置的计算机上，可以按照以下的步骤来安装QuartusII软件（在这里以在WINDOWS2000 操作系统下安装QuartusII5.0为）：将QuartusII设计软件的光盘放入计算机的光驱中，打开光盘并运行光盘中的安装程序INSTALL.EXE 文件，出现如图3-2所示的安装界面。

图3-2安装选项界面（1）在图3-2中有四个安装选项，第一项表示安装QuartusII和其它应用软件(IntallQuartusII and Related software)；第二项表示安装Programmer软件（IntallStand-Alone Programmer）；第三项表示安装授权管理服务器（IntallFLEXLM Server）第四项表示打开QuartusII的自述文件。

我们首先选取第一项安装QuartusII软件，出现如图3-3和图3-4所示安装信息界面。

图3-3安装信息界面图3-4安装信息界面（2）点击图3-4安装信息界面的NEXT选项出现如图3-5所示的界面。

图3-5安装向导界面在图3-5安装向导中，根据光盘的安装内容和用户的需要来选择要安装的项目。

如只安装QuartusII5.1则只选取第一项进行安装。

（3）选取要安装的项目后点击NEXT继续安装，进入公司声明的一个界面如图3-6 所示。

图3-6公司声明信息界面在图3-6所示的界面中如果同意其公司声名则选取第一项继续进行安装，如果不同意其公司声名则选取第二项退出安装。

（4）选取第一项同意其公司声名，点击NEXT继续进行安装出现如图3-7所示计算机有关信息界面。

图3-7计算机信息界面（5）点击图3-7中NEXT选项继续安装，进行如下图3-8所示安装路径选择界面。

图3-8安装路径选择界面用户可以点击上图3-8中的BROWSE选项，根据用户自己的需要来选取和设定要安装的软件的路径。

设定好后点击NEXT进行其它安装路径的选取和设定，其方法与图3-8的方法一致。