第3章__FPGA开发平台 FPGA应用技术基础教程 [电子教案]
《FPGA入门学习》课件
LED闪烁设计
总结词
通过LED闪烁设计，掌握FPGA的基本控制功能和数字逻辑设计。
详细描述
LED闪烁设计是FPGA入门学习的基本项目之一，通过该设计，学习者可以了解FPGA的基本控制功能 ，掌握数字逻辑设计的基本原理和方法。LED闪烁设计通常涉及到LED灯的驱动和控制，需要学习者 掌握基本的数字逻辑门电路和时序控制。
FPGA具有并行处理和高速计算的优点，适 用于数字信号处理中的实时信号处理和算 法加速。
数字滤波器设计
频谱分析和正交变换
FPGA可以实现高性能的数字滤波器，如 FIR滤波器和IIR滤波器，用于信号降噪和特 征提取。
FPGA可以高效地实现FFT等正交变换算法 ，用于频谱分析和信号频率成分的提取。
图像处理应用
优化设计技巧
时序优化
讲解如何通过布局布线、时序分析等手段优化 FPGA设计，提高时序性能。
资源共享
介绍如何通过资源共享减少FPGA资源占用，提 高设计效率。
流水线设计
讲解如何利用流水线设计技术提高系统吞吐量。
硬件仿真与调试技术
仿真工具使用
介绍常用HDL仿真工具（如ModelSim）的使用方法 。
03
CATALOGUE
FPGA开发实战
数字钟设计
总结词
通过数字钟设计，掌握FPGA的基本开发流程和硬件描述语言的应用。
详细描述
数字钟设计是FPGA入门学习的经典项目之一，通过该设计，学习者可以了解FPGA开 发的基本流程，包括设计输入、综合、布局布线、配置下载等。同时，数字钟设计也涉 及到硬件描述语言（如Verilog或VHDL）的应用，学习者可以掌握基本的逻辑设计和
基础语言。
FPGA开发流程
FPGA基础ppt课件
Synplify pro 界面
Synplify Pro Features
Synplify Premier 界面
Synplify Premier Features
Quartus II 的界面
Quartus II Features
主要功能
1)可利用原理图、结构框图、VerilogHDL、AHDL和VHDL完成电路 描述，并将其保存为设计实体文件； 2) 功能强大的逻辑综合工具； 3)完备的电路功能仿真与时序逻辑仿真工具； 4)定时/时序分析与关键路径延时分析； 5)可使用SignalTap II逻辑分析工具进行嵌入式的逻辑分析； 6)支持软件源文件的添加和创建，并将它们链接起来生成编程文件； 7)使用组合编译方式可一次完成整体设计流程； 8)自动定位编译错误； 9)高效的期间编程与验证工具； 10)可读入标准的EDIF网表文件、VHDL网表文件和Verilog网表文件； 13)能生成第三方EDA软件使用的VHDL网表文件和Verilog网表文件。
内容
什么是FPGA? 实验室现有的FPGA型号 Altera FPGA 的使用和相关软件介绍 FPGA开发板操作演示
FPGA开发板操作演示
以下进行FPGA开发的具体操作演示
5）时序验证，其目的是保证设计满足时序要求，即setup/hold time符合要求，以便 数据能被正确的采样。时序验证的主要方法包括STA（Static TimingAnalysis）和后 仿真。在后仿真中将布局布线的时延反标到设计中去，使仿真既包含门延时，又包含 线延时信息。这种后仿真是最准确的仿真，能较好地反映芯片的实际工作情况。仿真 工具与综合前仿真工具相同。
FPGA的结构特点
FPGA通常包含三类可编程资源：可编程逻辑功能 块、可编程I/O块和可编程互连。可编程逻辑功能 块是实现用户功能的基本单元，它们通常排列成 一个阵列，散布于整个芯片；可编程I/O块完成芯 片上逻辑与外部封装脚的接口，常围绕着阵列排 列于芯片四周；可编程内部互连包括各种长度的 连线线段和一些可编程连接开关，它们将各个可 编程逻辑块或I/O块连接起来，构成特定功能的电 路。
fpga技术课程设计
fpga技术课程设计一、教学目标本课程的教学目标分为三个维度：知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。
1.知识目标：通过本课程的学习，学生将掌握FPGA技术的基本概念、原理和应用，了解FPGA技术的发展趋势及其在电子工程领域的广泛应用。
2.技能目标：学生将能够熟练使用FPGA开发工具，如ISE、Vivado等，掌握FPGA编程语言，如VHDL、Verilog等，并具备一定的FPGA硬件设计和验证能力。
3.情感态度价值观目标：培养学生对FPGA技术的兴趣和热情，使其认识到了解和掌握FPGA技术对于个人职业发展的重要性，树立正确的科学态度和创新精神。
二、教学内容教学内容将根据课程目标进行选择和，确保内容的科学性和系统性。
教学大纲如下：1.FPGA技术概述：介绍FPGA的基本概念、工作原理和分类，以及FPGA技术的发展历程和趋势。
2.FPGA硬件描述语言：讲解VHDL和Verilog两种主流的FPGA硬件描述语言，包括基本语法、语句结构和常用库函数。
3.FPGA设计与验证：介绍FPGA设计的基本流程，包括设计输入、综合、布局布线和仿真验证等环节。
4.FPGA应用案例：分析典型的FPGA应用案例，如数字信号处理、网络通信、嵌入式系统等，使学生了解FPGA技术在实际工程中的应用。
5.FPGA开发工具：介绍FPGA常用的开发工具，如ISE、Vivado等，以及这些工具的使用方法和技巧。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
1.讲授法：教师通过讲解、演示和举例等方式，向学生传授FPGA技术的基本概念、原理和应用。
2.讨论法：学生针对FPGA技术的相关话题进行讨论，培养学生的思考能力和团队协作精神。
3.案例分析法：分析典型的FPGA应用案例，使学生了解FPGA技术在实际工程中的应用，提高学生的实践能力。
4.实验法：安排学生进行FPGA实验，让学生亲自动手操作，巩固所学知识，提高实际操作能力。
FPGA开发入门教程
FPGA开发入门教程FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可重新配置的集成电路，能够根据用户需求实现不同的功能。
作为硬件开发的重要技术之一，FPGA具有灵活性高、性能强、功耗低等优点，因此受到了广泛的关注和应用。
本文将介绍FPGA开发的入门教程，帮助初学者快速上手FPGA开发。
第一步：了解FPGA第二步：选择开发工具和开发板FPGA开发需要选择合适的开发工具和开发板。
常用的FPGA开发工具有Xilinx的Vivado和Altera的Quartus等。
这些工具提供了图形化界面以及一些示例代码，方便用户进行开发和调试。
开发板是用户在FPGA开发中搭建硬件平台的重要部分，通过开发板可以将FPGA芯片与其他外设相连接，进行实际的验证和测试。
选择开发工具和开发板时要考虑到自己的需求和预算。
第三步：学习HDL编程语言HDL（Hardware Description Language）是用于描述数字电路的编程语言，FPGA开发中常用的HDL有Verilog和VHDL。
要掌握FPGA开发，我们必须学习和熟悉HDL编程语言。
HDL语言可以描述数字电路的结构、功能和时序等信息，通过HDL编写的代码可以被FPGA开发工具转化成对应的硬件电路。
学习HDL编程语言需要掌握其语法规则和基本概念，理解时序逻辑和组合逻辑的原理，并通过练习和实践进行巩固。
第四步：学习FPGA开发流程第五步：完成第一个FPGA项目通过以上几个步骤的学习和实践，我们已经具备了进行FPGA开发的基本能力。
接下来我们可以尝试完成一个简单的FPGA项目，例如实现一个LED闪烁的功能。
我们可以使用HDL语言编写一个简单的计数器，将计数值输出到FPGA开发板上的LED灯，通过改变计数值的频率实现LED的闪烁。
完成这个项目可以加深对FPGA开发流程的理解，并为后续更复杂的项目奠定基础。
总结FPGA开发入门需要掌握FPGA的基本概念和工作原理，选择合适的开发工具和开发板，学习HDL编程语言，了解FPGA开发流程，并通过实践完成一个简单的FPGA项目。
FPGA初级入门课程
仿真：使用 Ve r i l o g 仿 真 工具对网表文 件进行仿真， 验证设计是否 符合预期。
综合：使用 Ve r i l o g 综 合 工具将网表文 件综合成门级 网表，用于后 续布局布线和
实现。
布局布线：使 实现：使用 用Verilog布 Verilog实现 局布线工具对 工具将物理级 门级网表进行 网表实现成具 布局布线，生 体的FPGA器 成物理级网表。 件，完成设计。
下载与配置
下
载
FPGA开
发工具
安
装
FPGA开
发工具
配
置
FPGA开
发环境
导
入
FPGA设
计文件
编
译
FPGA设
计文件
下
载
FPGA配
置文件到
目标板
Part Six
FPGA应用实例
LED闪烁控制实例
添加标题
硬件需求：FPGA开发板、LED灯、电阻
添加标题
软 件 需 求 ： F P G A 开 发 环 境 、 Ve r i l o g 语 言
添加标题
扩展应用：可以扩展到其他LED控制应用，如LED条形图、LED点阵显示等
数码管显示实例
数码管简介：由多个发光二极管组成，用于显示数字和字符 数码管驱动：FPGA通过控制数码管的阳极和阴极来显示不同的数字和 字符 实例一：使用FPGA实现数码管动态显示，如倒计时、时钟等
实例二：使用FPGA实现数码管字符显示，如显示文字、图标等
仿真验证：使用仿真工具， 对VHDL代码进行仿真验 证
综合优化：对VHDL代码 进行综合优化，提高性能 和可靠性
布局布线：将优化后的 VHDL代码布局布线到 FPGA芯片上
FPGA入门教程
FPGA入门教程FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，可以根据用户的需求进行配置，用于实现各种不同的逻辑电路。
相比于ASIC（Application-Specific Integrated Circuit）, FPGA在设计周期、成本和灵活性方面具有明显的优势。
本教程将介绍FPGA的基本概念、设计流程和常见的编程方法。
一、FPGA的基本概念FPGA由可编程逻辑单元（Look-Up Tables, LUTs）、寄存器和多路复用器等基本元件组成。
这些元件通过一系列的可编程连线来连接，从而实现用户所需的电路功能。
用户可以通过编程来配置FPGA的连线和逻辑单元，从而实现不同的电路功能。
二、FPGA的设计流程1.需求分析：明确设计的目标和需求，确定需要实现的功能。
2.电路设计：将所需的功能转化为电路设计，包括逻辑门电路的设计和连线规划。
3.编程语言选择：选择一种适合的编程语言进行FPGA的编程。
常见的编程语言包括VHDL和Verilog。
4.编写代码：使用选定的编程语言编写FPGA的代码，其中代码包括包括逻辑电路和连线规划。
5.仿真验证：通过仿真软件对FPGA的代码进行验证，确保电路的正确性。
6.综合和布局布线：将FPGA的代码进行综合，将其转换为真正的逻辑电路。
然后进行布局布线，将逻辑电路映射到FPGA的可编程连线中。
8.测试和调试：对FPGA进行测试和调试，检查功能和性能是否符合设计需求。
三、FPGA的编程方法1.结构化编程：采用模块化设计方法，将FPGA的功能划分为若干个模块，每个模块负责实现特定的功能。
然后，将这些模块进行实例化和连接，构建成完整的电路。
2.状态机设计：利用状态机的概念来描述和实现电路的行为。
将电路分为若干个状态，并定义状态之间的转移条件。
通过寄存器和逻辑门来实现状态机的转移和控制逻辑。
3.时序分析：对FPGA的时序进行分析，在设计和布局布线过程中保证电路的正常工作。
《FPGA入门学习》课件
FPGA基础知识
硬件描述语言HDL FPGA的逻辑单元 FPGA的时钟网络
使用HDL编写硬件描述，描述FPGA的功能和 逻辑。
FPGA由大量逻辑单元（Look-Up Tables）和 触发器组成，用于实现各种逻辑功能。
时钟网络是FPGA中一种重要的信号分发网络， 用于同步各个逻辑单元的操作。
FPGA在医疗器械中实现数据 采集、信号处理和控制等关 键功能。
FPGA在军事装备中 的应用
FPGA可用于军事雷达、通信 设备、导航系统等关键领域， 在高可靠性和性能要求下发 挥作用。
总结
FPGA的未来发展
FPGA技术将随着科技的进步不断发展，将在更 多领域发挥重要作用。
FPGA入门学习路线图
通过按照学习路线图逐步学习，您可以掌握 FPGA开发的核心知识和技能。
FPGA的优缺点
FPGAs具有高度灵活性和 可重配置性，但其资源利 用率和功耗可能相对较高。
FPGA的应用领域
FPGAs广泛应用于通信、 嵌入式系统、信号处理、 图像处理等领域。
开发环境准备
FPGA开发板
选择适合您需求的FPGA开发 板以进行实验和项目开发。
Quartus Prime软件 安装
安装Intel提供的Quartus Prime软件用于FPGA的设计 和编程。
《FPGA入门学习》PPT课 件
FPGA入门学习是介绍Field-Programmable Gate Array（可编程门阵列）的 课程。本课件将帮助你了解FPGA的基础知识、开发环境准备以及FPGA的应 用领域。
简介
什么是FPGA
FPGA是一种可编程硬件， 可以根据需要被重新编程 和配置以执行不同的功能。
FPGA开发入门教程
FPGA开发入门教程FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，它的功能和电路结构可以通过配置来定义和改变。
FPGA开发是一门广泛应用于数字电路设计和嵌入式系统开发的技术，为了让初学者能够快速入门FPGA开发，下面将为你介绍一些基本的知识和步骤。
首先，你需要准备一块FPGA开发板，这是进行FPGA开发的基础设备。
常用的开发板有Xilinx的Zynq开发板和Altera的Cyclone开发板。
选择适合自己的开发板并购买好后，你需要将其连接到计算机上，可以使用USB接口或者以太网接口。
在进行FPGA开发之前，你需要了解一些基本的概念和概述。
首先，了解FPGA的基本结构和工作原理，掌握FPGA的内部资源如LUT（Look-Up Table）、寄存器、片上内存等。
其次，学习硬件描述语言（HDL），比如Verilog或VHDL，这是描述FPGA电路的语言。
一般来说，进行FPGA开发的流程包括以下几个步骤：1.确定设计目标：首先，你需要明确自己的设计目标，包括所要实现的功能、性能要求等。
这将为你后面的设计和实现提供指导。
2.设计电路：使用HDL语言，根据设计目标，将电路进行描述。
你可以使用模块化设计的思想，将电路划分为多个模块，然后逐个进行设计和实现。
4.综合和布局布线：综合是将HDL代码转换为FPGA的逻辑电路的过程，布局布线是将逻辑电路映射到FPGA的物理资源的过程。
这两个步骤是将电路从逻辑描述转换为实际可用的FPGA电路的关键步骤。
通过上述步骤，你就可以完成一次简单的FPGA开发了。
当然，FPGA 开发涉及到的知识还有很多，包括时序设计、高级优化技术等。
希望通过这篇文章，你能对FPGA开发有一个初步的了解，并能够为你的学习和实践提供一些指导。
fpga教学课程设计
fpga教学课程设计一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握FPGA的基本原理、设计和应用。
具体包括：1.知识目标：了解FPGA的组成、工作原理和特点；掌握FPGA的设计方法和流程；熟悉FPGA在不同领域的应用。
2.技能目标：学会使用FPGA设计工具，如Vivado、ISE等；能够独立完成简单的FPGA项目设计；具备分析和解决FPGA设计中问题的能力。
3.情感态度价值观目标：培养学生对FPGA技术的兴趣，认识其在现代科技领域的重要性；培养学生团队合作、创新思考和实践能力。
二、教学内容教学内容分为五个部分：1.FPGA基本原理：介绍FPGA的组成、工作原理和特点，使学生了解FPGA的基本概念。
2.FPGA设计方法：讲解FPGA设计的基本流程，包括硬件描述语言（HDL）的编写、逻辑综合、时序分析等。
3.FPGA应用领域：介绍FPGA在数字信号处理、嵌入式系统、通信等领域中的应用案例。
4.FPGA设计工具：讲解如何使用FPGA设计工具，如Vivado、ISE等，进行项目设计。
5.实践项目：安排学生完成一系列FPGA设计实践项目，巩固所学知识，提高实际操作能力。
三、教学方法本课程采用多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1.讲授法：讲解FPGA基本原理、设计方法和应用领域。
2.案例分析法：分析具体FPGA设计案例，使学生了解实际应用。
3.实验法：安排学生动手完成FPGA设计实践项目，培养实际操作能力。
4.讨论法：学生进行小组讨论，分享学习心得，提高团队合作能力。
四、教学资源教学资源包括：1.教材：选用权威、实用的教材，如《FPGA原理与应用》。
2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生课外阅读。
3.多媒体资料：制作课件、视频等多媒体资料，提高课堂趣味性。
4.实验设备：提供FPGA开发板、编程器等实验设备，方便学生动手实践。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业和考试。
具体评估标准如下：1.平时表现：包括课堂参与度、提问回答、小组讨论等，占总评的20%。
fpga基础课程设计
fpga基础课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解FPGA的基本概念、结构和原理，掌握FPGA在数字系统设计中的应用；2. 学会使用硬件描述语言（HDL）进行数字电路设计和仿真；3. 了解FPGA开发流程，掌握FPGA开发工具的使用。
技能目标：1. 能够运用所学知识，设计简单的数字系统，并进行FPGA实现；2. 培养学生的动手能力，使其具备独立进行FPGA程序编写、调试和验证的能力；3. 提高学生的团队协作能力，能够在小组合作中发挥各自优势，共同完成设计任务。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对FPGA技术的兴趣，激发学生主动探索新技术的热情；2. 培养学生严谨、细致、负责的学习态度，养成良好的学术道德；3. 增强学生的创新意识，鼓励学生勇于尝试，提高解决问题的能力。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，结合理论教学和实验操作，培养学生的实际操作能力和创新能力。
学生特点：学生具备一定的电子技术基础知识，对FPGA技术有一定了解，但实际操作能力较弱。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，通过课程学习，使学生能够掌握FPGA基础知识和技能，具备实际应用能力。
在教学过程中，注重启发式教学，引导学生主动思考，提高分析问题和解决问题的能力。
同时，关注学生的情感态度价值观培养，激发学生的学习兴趣，提高综合素质。
二、教学内容1. FPGA基本概念：介绍FPGA的发展历程、基本结构、工作原理及其在数字系统设计中的应用。
教材章节：第一章 FPGA概述2. 硬件描述语言（HDL）：讲解Verilog和VHDL两种硬件描述语言的基本语法、数据类型、运算符和结构。
教材章节：第二章 硬件描述语言基础3. FPGA开发工具：介绍FPGA开发流程，学习使用ModelSim进行仿真，掌握Quartus II或Vivado等开发工具的使用。
教材章节：第三章 FPGA开发工具与环境4. 数字电路设计：学习组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计方法，进行FPGA 实现。
FPGA基本教程
FPGA基本教程第一节 FPGA的基本开发流程PLD是可编程逻辑器件（Programable Logic Device）的简称，FPGA是现场可编程门阵列（Field Programable Gate Array）的简称，两者的功能基本相同，只是实现原理略有不同，所以我们有时可以忽略这两者的区别，统称为可编程逻辑器件或PLD/FPGA。
PLD是电子设计领域中最具活力和发展前途的一项技术，它的影响丝毫不亚于70年代单片机的发明和使用。
PLD能做什么呢？可以毫不夸张的讲，PLD能完成任何数字器件的功能，上至高性能CPU,下至简单的74电路，都可以用PLD来实现。
PLD如同一张白纸或是一堆积木，工程师可以通过传统的原理图输入法，或是硬件描述语言自由的设计一个数字系统。
通过软件仿真，我们可以事先验证设计的正确性。
在PCB完成以后，还可以利用PLD的在线修改能力，随时修改设计而不必改动硬件电路。
使用PLD来开发数字电路，可以大大缩短设计时间，减少PCB面积，提高系统的可靠性。
PLD的这些优点使得PLD技术在90年代以后得到飞速的发展，同时也大大推动了EDA软件和硬件描述语言（HDL）的进步。
如何使用PLD呢？其实PLD的使用很简单，学习PLD比学习单片机要简单的多，有数字电路基础，会使用计算机，就可以进行PLD的开发。
开发PLD需要了解两个部分：1.PLD开发软件 2.PLD本身由于PLD软件已经发展的相当完善，用户甚至可以不用详细了解PLD的内部结构，也可以用自己熟悉的方法：如原理图输入或HDL语言来完成相当优秀的PLD设计。
所以对初学者，首先应了解PLD开发软件和开发流程。
了解PLD的内部结构，将有助于提高我们设计的效率和可靠性。
下面我们以基于Altera公司的QuantusII软件来简单说明一下FPGA的开发流程。
下图是一个典型的基于QuantusII的FPGA开发流程。
（1）建立工程是每个开发过程的开始，QuantusII（以下简称Q2）以工程为单元对设计过程进行管理。
FPGA技术教程_免费
第三章 Verilog HDL语言
一、 二、 三、 四、 五、 六、 Verilog HDL设计模块的基本结构 Verilog HDL词法构成 Verilog HDL的语句 Verilog HDL描述方式 Verilog HDL设计流程 用Verilog HDL描述数字电路的实例
硬件描述语言（ HDL ）就是可以描述硬件电路 的功能、信号连接关系及定时（时序）关系的语言， 也是一种用形式化方法来描述数字电路和设计数字 系统的。 常用的硬件描述语言有VHDL、Verilog HDL，已 成为 IEEE 的工业标准硬件描述语言，得到了众多 EDA公司的支持。
一. 简单PLD的结构 任何组合函数都可以表示为与-或表达式：如 F=AB+BCD 。PLD由“与门阵列”和“或门阵列”加上输 入输出电路构成。 早期的PLD有些是“与”阵列可编程， 有些是“或”阵列可编程，还有些是“与”和“或”阵列 都可编程。
1.输入缓冲器
2.PLD的互补输入
3.PLD中与阵列表示
与或阵列，每一个交叉点都是 可编程熔丝，导通实现与逻辑
“或”阵列 可Βιβλιοθήκη 程D触发器乘积项结构的逻辑实现原理
f=f1+f2= A*C*!D+B*C*!D
查找表（Look-Up-Table）的原理和结构
查找表LUT实质上是一个RAM，n位地址线可以配置为n×1的RAM。当用户描 述了一个逻辑电路后，软件会计算所有可能的结果，并写入RAM。每一个信号 进行逻辑运算，就等于输入一个地址进行查表，找出地址对应的内容，输出结果
Xilinx Spartan-II内部结构
Altera的FLEX/ACEX等芯片的内部结构
查找表结构的逻辑实现原理
f=(A+B)*C*!D=A*C*!D+B*C*!D
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3.3 XUPV2Pro开发板主要模块介绍
XUPV2Pro开发板主要模块分为六部分： ①时钟、电源管理模块； ②下载配置模块； ③扩展接口模块； ④MGT模块； ⑤串口通信模块； ⑥音视频传输模块。
XUPV2Pro开 发板主要模块
示意图
时钟管理模块
时钟管理与晶体振荡器密切相关。所谓晶体振荡器，简称 晶振，其作用是产生原始的稳定的时钟频率，这个频率经 过频率发生器的分频或倍频就变成了各种不同的频率。
第3章 FPGA开发平台
重点 FPGA开发平台的结构 XUPV2Pro板卡概述 XUPV2Pro开发板主要模块介绍 SEED-XDTK_MBOARD 板卡介绍
3.1 FPGA开发平台的结构
概 述 整个系统平台可以看做由两部分组成的： XUPV2Pro模块 SEED-XDTK_MBOARD模块。
XUPV2Pro模块也就是我们平常所说的开发板；
（9）音频输出：2通道，Line Out输出、AMP输出（输出范围 1Vrsm，10 kΩ/50 pF负载）支持8～96 kHz，16/20/24/32位采 样；
（10）异步串口：3通道，RS232模式的传输率为1 Mbaud； （11）XSGA接口：VGA接口，RGB格式，视频DAC芯片的像素
时钟为180 MHz，视频输出像素为1280×1024，刷新频率为75 Hz，最大分辨率为1600×1200，刷新频率为70 Hz； （12）MGT扩展接口：4路，1路为SMA接口，用户提供时钟输入， 3路为SATA接口，两个主端口一个目标端口，SATA接口时钟为 75 MHz； （13）以太网接口：10M/100M base-TX标准，标准的带红、绿、 黄3个LED指示灯的RJ45连接器，绿灯指示连接状态，黄灯指 示数据传输或传输速度； （14）扩展接口：6路，与80个Virtex-II Pro I/O管脚相连接的，带 有电压保护； （15）高速扩展接口：1路, 与40个Virtex-II Pro I/O管脚相连接； （16）工作温度：0～70℃。
PROM，此Flash可进行高速SelectMAP FPGA配置； （6）支持“Golden”和“User”FPGA配置bitstream文件； （7）有音频放大器和扬声器/耳机输出的AC97标准的Audio音
频接口； （8）RS-232 DB9串行接口； （9）两个PS-2接口，可以接键盘与鼠标； （10）一路10M/100M bass-TX标准以太网设备； （11）一路XSGA输出；
（1）外接220 V三相稳压源，输出12 V电压对系 统供电； （2）对开发板的J26端口提供5 V电源供电。
电源转换模块 实物图
下载配置模块——ACE模块
ACE模块主要是提供CF卡与主芯片V2P30的接口，并管 理FPGA配置数据。这里所使用的控制器芯片为 XCCACE—TQG1441.
该控制器可提供如下几种端口： （1）Compact Flash口； （2）JTAG配置口； （3）MPU微处理器口； （4）JTAG测试口。
RS232接口模块
RS232（J11）是PC机上的通信接口之一，是一 种异步传输标准接口。
RS232电缆连 接图
以太网接口模块
XUPV2Pro开发板系统平台提供了以太网控制芯片 LX972A和RJ45网口，主要实现以太网控制器MAC层的功 能，并在此平台上将数据通过以太网控制芯片LX972A和 RJ45网口发送到以太网中，实现基于TCP/IP协议的PC机 与Web Server的通信，并搭建起10BASE-T和100BASETX的以太网连接，板卡上以太网接口为J10。
ACE模块实物图
Platform Flash模块
该模块是可编程的片上PROM配置模块，用于为 板卡上的V2P30芯片提供配置数据。
XCF32P的结构框图
扩展接口模块
扩展口主要由FPGA芯片内多余的IO口组成，主要是提供 外接板卡的功能，外接板卡连接方式的选择与扩展口的管 脚数目以及型号有关。
XUPV2Pro开发板系统平台具有三类扩展口： 第一类是4个60管脚的接口； 第二类是两个40管脚的低速FPGA模块接口； 第三类是一个高速的FPGA扩展模块接口。
SEED_XDTK_MBOARD板卡上的资源实现分为三类 :
(1) FPGA直接控制； (2) FPGA通过SEED_XDTK_MBOARD板卡上CPLD控
制； (3) FPGA直接控制和通过SEED_XDTK_MBOARD板
卡上CPLD共同控制。
开发板能够直接通过FPGA控制的资源包括：
(1)串行高速A/D, D/A ，为8 位，1M； (2)并行高速A/D, D/A ，为8 位，1M； (3) LCD液晶（122×32）； (4)蜂鸣器； (5) RTC时钟芯片； (6) CAN总线控制芯片。
PS/2串口电路
串行的接收键盘送来的扫描码的功能主要有:
（1）串行接收键盘送来的接通扫描码和断开扫 描码可转换成并行数据并暂存。 （2）收到一个完整的扫描码后，立即向主机发 中断请求。 （3）主机中断响应后读取扫描码，并转换成相 应的ASCII码存入键盘缓冲区。对于控制键，设 置相应的状态。 （4）接收主机发来的命令，传送给键盘并等候 键盘的响应，自检时用以判断键盘的正确性。
XUPV2Pro 板卡特性
（1）嵌入PowerPC 405处理器内核的Virtex-II Pro FPGA； （2）可达2 GB的Double Data Rate（DDR）SDRAM； （3）System ACETM控制器及CompactFlashTM接口； （4）一路USB配置端口； （5）板上有一个ISP（In-System Programmable）配置
LXT792A芯片 的引脚排列图
音、视频传输模块
音频模块的核心器件是PCM编译码集成电路TP3057，它 是CMOS工艺制造的专用大规模集成电路。
TP3057的内部 框图
VGA显示接口(J13)可完成FPGA/CPLD芯片对CRT液晶显 示屏的控制显示。视频的数/模转换功能的实现主要是通过 DAC芯片RMS3818(U29)完成的，它可以操作高达180 MHz的像素时钟。在70 Hz的刷新频率下，允许 1600×1200的最大分辨率。输入时钟控制信号是水平同步 、垂直同步及像素时钟。
（1）片内集成两片32位的PowerPC405处理器内核； （2）8个I/O Bank； （3）8个DCM（时钟管理器）； （4）30 816个Logic Cells（逻辑单元）； （5）136个18×18 bit多功能模块； （6）最大可用IO管脚为644； （7）可配置逻辑模块（CLB）； （8）3696个Slice； （9） 428个Max DistraRAM； （10） 块RAM（Block SelectRAM）； （11） 136个18 kb的Block RAM； （12）最大的Block RAM容量为2448 KB。
SEED-XDTK_MBOARD板卡通过使用XUPV2Pro 板卡的扩展接口（J5与J6）实现SEED-XDTK XUPV2Pro系统平台的功能扩充。
SEED-XDTK XUPV2Pro系统平台的原理框图
主芯片XC2VP30与FFG896C的特性
XUPV2Pro板卡主芯片XC2VP30与FFG896C具有如下的特 性：
FPGA 逻辑为“0”； （6） LED灯输出：片外4路，FPGA 逻辑为“1”时，点亮相
应LED灯； （7）按键输入：片外5路，按键选中时，FPGA逻辑为“0”； （8）音频输入：2通道，Microphone输入、Line In输入
（输入范围2Vrsm），支持 8～96kHz，16/20/24/32位采 样；
SEEDXDTK_MBOARD 板卡主要模块图
1.显示模块
(1) LED灯
LED (发光二极管) 是一种半导体器件，当有电流流经它时 会发光。其内部是PN结，当电流通过PN结时，电子就会 被推向P区，在P区里跟空穴复合，然后就会以光子的形式 发出能量，这就是LED发光的原理。
LED有两个极限参数： ①最大正向电流（最大发光强度），通常在10 mA 数量级； ②最大反向电压（尽管LED被反向偏置时没有电流 流过它，但是也不要加太大的反向电压，可被击 穿）。通常反向电压限制在5 V，比通常的二极管 低得多。
(2) LED点阵
LED点阵显示方式有静态显示和动态显示两种。 静态显示原理简单，控制方便，但硬件接线复杂 。在实际应用中一般采用动态显示方式。
一般情况下，与LED点阵相关的主要有两种信号： 一种是16位的点阵控制信号DOT_CON； 另一种是16位的DATA信号（此点阵为16×16）。 控制信号DOT_CON负责选通显示行 ，数据信号 DOT_DATA 对 应 每 行 中 的 16 个 小 LED 灯 ， 决 定 是 否点亮。
在系统中，FPGA通过CPLD共同控制的资源包括： 8个LED；LED点阵（16×16）；8个数码管；17键 键盘。 FPGA和CPLD共同控制的资源包括：USB通信芯片， TVP5150视频芯片。
3.5 SEED-XDTK_MBOARD板卡主要模块介绍
SEED-XDTK_MBOARD板卡主要包含的模块有：①显示模 块；②控制模块；③键盘输入模块；④AD/DA转换模块
（12）一路MGT（Multi-Gigabit Transceivers）扩展接口； （13）三个SATA端口，两个主端口和一个目标端口； （14）与Virtex-II Pro I/O管脚相连接的4个LED显示接口； （15）与Virtex-II Pro I/O管脚相连接的4路拨码开关输入； （16）与Virtex-II Pro I/O管脚相连接的5路按键输入； （17）与80个Virtex-II Pro I/O管脚相连接的6个扩展接口； （18）与40个Virtex-II Pro I/O管脚相连接的1个高速扩展接口； （19） 100 MHz系统时钟，75 MHz SATA时钟； （20）板上电源； （21）上电复位电路、手动复位，方便安全； （22） PowerPC 405复位电路。