嵌入式FPGA应用开发实训平台技术规格书上海智翔信息科技股份有限

1、嵌入式FPGA应用开发实训平台技术规格书上海智翔信息科技股份有限公司2013年4月目 录1.技术支持22.平台概述23.主要特点34.硬件配置45.实验案例配置56.推荐课程与教材97.软件开发工具98.清单列表101. 技术支持购买产品后，如果需要获得本产品的最新信息或者智翔公司其他产品信息，请访问公司官方网站：如果需要电话技术支持，请在办公时间（星期一至五，上午9：3011：30；下午1：305：30；）拨打电话：86-21-36321991。E-mail：2. 平台概述嵌入式FPGA应用开发实训开发平台

2、（Castwise-S6）是基于赛灵思公司最新技术Spartan-6 FPGA的数字系统开发平台，该平台适用于高校的实验室及学生。它拥有丰富的外部存储器，以及丰富的I/O器件和接口，可以适用于各式各样的数字系统。对于任何想要学习先进技术的工程师来说，它无疑是一个非常理想的开发平台，而且它也非常适合课堂教学，丰富的I/O器件和接口可以放心的搭建逻辑电路，而不必去考虑复杂的外部接口，同时，可以利用这个平台搭建完整的数字系统，包括控制器，多媒体数字信号编解码器，以及嵌入式处理器，让教学与实验更加容易。图 1 Castwise-S6平台实物图3. 主要特点l 嵌入式FPGA应用开发实训平台搭载高端外围

3、接口涵盖了10/100M自适应以太网、12比特VGA以及HDMI视频输出、音频及USB接口；l 提供了丰富的存储资源256Mbytes DDR2动态存储器、2Mbytes的SRAM静态存储器；l 嵌入式FPGA应用开发实训平台对基于嵌入式处理器（如Xilinx的MicroBlaze）构建数字系统是个理想的选择；l 嵌入式FPGA应用开发实训平台带有多个Pmod扩展接口，极大地提高了使用时的灵活性：不同的Pmod模块可以用来展示不同的功能，如高精度模数转换器、无线发射、温度传感器等；也可以选择预先在这些Pmod接口上接上指定的功能模块，包括：一个4通道的ACD模块、一个4通道的DAC模块、一个直

4、流电机驱动桥、一个大电流步进电机驱动器以及一个I2C总线适配器。图 2 Castwise-S6平台结构图4. 硬件配置项目具体描述FPGA芯片XC6SLX45-CSG484-3 (Spartan6-LX45)FPGA配置方式USB-JTAG（USB2.0标准）以及QSPI方式片外存储器DDR2：256M字节SRAM：2M字节非易失性存储器32M字节 QSPI Flash时钟100MHz单端CMOS晶振USB1JTAG编程以及UART共用此接口USB2/3USB主设备接口，可接HID设备或U盘以太网10/100以太网PHYOLED12832蓝色显示LCD液晶屏480272全彩色液晶触摸屏通用输入

5、输出接口14个LED8个红色，2组“红绿灯”模式8个滑动开关4个按键44矩阵键盘6个7段数码管2组拨码开关（一组4个开关）面包板，可接10比特FPGA信号音频接口I2S Codec音频接口视频接口HDMI输出接口，使用均衡缓冲12比特VGA接口（800600），使用无源电阻网路扩展接口7个Pmod接口5. 实验案例配置Chapter 1：基本逻辑门1. 2输入逻辑门2. 多输入逻辑门Chapter 2：布尔代数和逻辑方程3. 多输入电路4. 二位比较器Chapter 3：实现数字电路5. 映射报告(Map Report)Chapter 4：组合逻辑6. 2选1多路选择器：if语句7. 4选1多

6、路选择器：模块例化8. 4选1多路选择器：case语句9. 一个4位2选1多路选择器10. 通用多路选择器：参数(Parameter)11. 毛刺(Glitches)12. 7段译码器：逻辑方程13. 7段译码器：case语句14. 复用7段显示管15. 7段显示管：x7seg和x7segb16. 使用Verilog任务(Task)的4位比较器17. 使用关系运算符的N位比较器18. 3-8译码器：逻辑方程19. 3-8译码器：for循环20. 8-3编码器：逻辑方程21. 8-3编码器：for循环22. 8-3优先编码器23. 4位二进制-BCD码转换器：逻辑方程24. 8位二进制-BCD码

7、转换器：for循环25. 4位二进制到格雷码的转换器26. 4位格雷码到二进制的转换器Chapter 5：算法电路27. 四位加法器：逻辑表达式28. 四位加法器：行为描述29. N位加法器：行为描述30. 四位加/减法器：逻辑表达式31. N位减法器：行为描述32. 四位移位器33. 与常数相乘34. 四位乘法器35. 用task实现8位除法电路36. 4位ALUChapter 6：时序逻辑37. 边沿触发的D触发器38. 带有置位和清零端的边沿D触发器39. Verilog中的D触发器40. 带异步清零和置位端的D触发器41. 2分频计数器42. 一位寄存器43. 4位寄存器44. N位寄

8、存器45. 移位寄存器46. 环形计数器47. 防抖按钮48. 时钟脉冲49. 3位计数器50. 模-5计数器51. N位计数器52. 时钟分频器：模-10k计数器53. 任意波形的产生54. 脉冲宽度调制器(PWM)55. 控制伺服电动机的PWM信号56. 把开关数据加载到一个寄存器57. 把数据移入一个移位寄存器58. 7段显示管的滚动显示59. Fibonacci数列Chapter 7：状态机60. 序列检测器61. 门锁代码62. 交通灯Chapter 8：数据通路和控制单元63. GCD算法(1)64. GCD算法(2)65. 整数平方根算法实现Chapter 9：集成数据通路和控制

9、单元66. GCD算法(3)67. 整数平方根(2)Chapter 10：存储68. Verilog ROM69. 分布式RAM/ROM70. 块RAM/ROMChapter 11：VGA控制器71. VGA-条纹显示72. VGA-PROM73. 块ROM中的sprite74. 屏幕保护程序Chapter 12：附加实验75. 4x4键盘76. 奇数分频77. DDR/DDR2/DDR3/LPDDR控制器78. HDMI显示设计79. 串行与并行乘法器80. LCD触摸屏显示控制81. UART通信6. 推荐课程与教材数字逻辑设计课程描述本课程从布尔代数和数字逻辑的基本概念开始，利用Xili

10、nx CAD工具的完成对组合和时序逻辑电路的分析和设计，在实践过程中掌握硬件描述语言VHDL，以及Xilinx FPGA开发和调试的基本方法。课程目标课程内容通过该课程，学生可以：内容包含课程讲义，实验及材料阅读。 了解和熟悉Xilinx FPGA Xilinx FPGA介绍 熟悉和掌握Xilinx CAD开发工具 Xilinx FPGA开发流程介绍 学习和掌握VHDL语言 组合逻辑电路、时序逻辑电路 掌握常见的数字逻辑电路的设计方法 有限状态机设计 完成基本FPGA的设计和验证 仿真与调试课程教材【1】Cole,C.(2009), Real Digital - A hands-on appr

11、oach to digital design, Xidian University Press, ISBN 756062166X【2】Vahid ,F.(2010), Digital Design with RTL Design, Verilog and VHDL, John Wiley and Sons, ISBN 0470531088 课程安排LecturesLabs & ProjectsLec #1: 课程介绍 Lab#1：ISE工具入门Lec #2: 组合逻辑电路 Lab#2：流水灯设计Lec #3: FPGA介绍&VHDL介绍 Lec #4: Xilinx FPGA开发流程介绍 Le

12、c #5: 时序逻辑电路 Lab#3：4x4键盘控制7段数码管显示Lec #6: 时钟计数器 Lec #7: 视频格式 Lab#4：计数器设计Lec #8: VGA控制器的仿真与实现 Lec #9: 有限状态机 Lab#5：VGA显示Lec #10: 音乐合成器 Lec #11: RF 通信 Lab#6：OLED字符和图案的显示Lec #12: Chipscope的使用 7. 软件开发工具名称描述ISE（系统集成开发环境）Xilinx的FPGA的必备的设计工具，它可以完成FPGA开发的全部流程，包括设计输入、仿真、综合、布局布线、生成BIT文件、配置以及在线调试等，功能强大。EDK（嵌入式设计

13、开发工具）Xilinx公司开发嵌入式设计开发工具，使用Powerpc或Microblaze处理器，从硬件到软件设计的整个嵌入式系统设计。ChipScope（硬件在环测试调试工具）Xilinx推出的一款在线调试软件，通过它完全可以脱离传统逻辑分析仪调时序，观察FPGA内部的信号、触发条件、数据宽度和深度等。System Generator（数字信号处理开发工具）Xilinx公司进行DSP开发的设计工具，它通过将Xilinx开发的一些模块嵌入到Simulink的库中，可以在Simulink中进行定点仿真，可以设置定点信号的类型，可以比较定点仿真与浮点仿真的区别。PlanAhead（FPGA片内布局布线设计工具）配套ISE设计软件做时钟约束和区域约束。8. 清单列表名称数量简述平台核心主板1块基于Xilinx Spartan-6 FPGA芯片 电源适配器1