革新科技SOPC硬件平台介绍.ppt

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1、Innovative Products核心开发板 GX-SOPC-EP1C12-M324 Cyclone板GX-SOPC-EP1C20-M400 Cyclone板GX-SOPC-EP2C35-M672 Cyclone II板GX-SOC/SOPC-Dev-Lab创新开发实验平台 Gexin Research 2007 Gexin Corporation,基于ALTERA NIOSII SOPC系列专业级创新开发实验平台,1.GX-SOC/SOPC-Dev-La Platform 开发实验平台概述,1.1 GX-SOC/SOPC-Dev-Lab Platform设计理念与目的 我们培养的学生（人

2、才）是不但要具备系统设计的能力和对新系统新模块组合方式的创新能力，还能够与当今国外最先进的全新嵌入式设计思想相接轨。所以，创新开发实验平台应该具有丰富的外围模块，如果能够通过我们已有的经验，建立尽可能多的“积木”，让初学SOC/SOPC技术的学生，能够充分发挥系统搭建和系统设计的长处，不为繁缛的细节所累，这样才是真正符合SOC/SOPC系统设计的原意和初衷，才能让学生通过实验学习逐步进入到具备创新开发设计能力的境界，而不是总停留在根据实验报告，搭线、写报告这样一个最初级的能力水平线上。革新希望通过实验平台，使众多莘莘学子能亲身感受、熟悉SOPC的独到魅力，帮助他们毕业后在工作岗位上能够发挥所长

3、，并为SOPC设计人才的培育尽一分心力。,1.2 GX-SOPC 开发实验平台硬件构成图解,开发实验平台提供丰富的硬件外扩资源；GX-SOPC-EP2C35-M672/GX-SOPC-EP1C20-M400/GX-SOPC-EP1C12-M324核心开发板与开发实验平台无缝结合；提供1个USB-Blaster接口完成Altera的高速下载、调试与程序固化；也可通过开发实验平台所提供的JTAG（Altera/Xilinx）或AS（Altera）接口即可完成核心板设计的下载调试与程序固化；两个串行接口1个USB 接口1个VGA接口2个PS2接口1个Ethernet 10M/100M高速接口1路CA

4、N总线接口；1路音频CODEC模块（立体声双通道输出）；1路8位高速串行SPI 总线ADC接口2路8位高速串行SPI 总线DAC接口1路8位高速并行总线ADC接口,GX-SOPC创新开发实验平台概述,GX-SOPC 开发实验平台硬件开发资源如下：,GX-SOPC-EP2C35-M672/GX-SOPC-EP1C20-M400/GX-SOPC-EP1C12-M324核心开发板与开发实验平台无缝结合；开发实验平台提供丰富的硬件外扩资源；提供1个USB-Blaster接口完成Altera的高速下载、调试与程序固化；也可通过开发实验平台所提供的JTAG（Altera/Xilinx）或AS（Altera

5、）接口即可完成核心板设计的下载调试与程序固化；两个串行接口1个USB 接口1个VGA接口2个PS2接口1个Ethernet 10M/100M高速接口1路CAN总线接口；1路音频CODEC模块（立体声双通道输出）；1路8位高速串行SPI 总线ADC接口2路8位高速串行SPI 总线DAC接口1路8位高速并行总线ADC接口,GX-SOPC 开发实验平台硬件开发资源（续上）：,1路8位高速并行总线DAC接口I2C E2PROMI2C RTC实时时钟芯片LCD(2X16)字符型液晶接口与模块；3个单色LCD字符/图形液晶屏接口；1个640 x480 TFT彩色液晶LCD显示屏接口与模块1个640 x48

6、0 TFT彩色液晶LCD显示屏可扩展接口16个LED指示灯显示；8个平拨开关输入；10个按键输入1个4X4键盘阵列；2个复位按钮；16个七段数码管显示；16x16矩阵LED显示模块；1路蜂鸣器；存储器模块提供512KB的SRAM/1MB 的Flash ROM,GX-SOPC 开发实验平台硬件开发资源（续上）：,1个Compact Flash卡接口1个SD卡接口2组各8个拨码开关组4个100PIN高速板对板接高速插件接口2个64PIN 32位PCI标准总线PMC高速接口2组与Altera 公司高档次开发板相兼容的扩展接口实验平台提供100Mhz、75Mhz、50MHz、48MHz、24 MHz、

7、12MHz、1MHz、100KHz、10KHz、1KHz、100Hz、10Hz、2Hz和1Hz等多个时钟源 10路电源输出（均带过流、过压保护）：VCC5V（5A）；VCC5VF（5A）；VCC3V3（5A）；VCC12VP（5A）；VCC5VT（3A）；VCC12VT（3A）；VCC5VA（3A）；VCC-12VP；VCC-5VA；VCC3V3A（1.5A）线路板工艺精良，频率范围宽，电路抗干扰性能好,2、GX-SOPC创新开发平台实验各硬件模块介绍,GX-SOC/SOPC-Dev-Lab Platform综合实验开发平台是专门为Altera公司精心设计的教学与开发实验为一体的综合平台。实验

8、平台由几十个硬件功能模块组成，配有丰富的人机交换接口。,实验平台可根据各院校不同的专业分为不同的应用层次：对初级用户，本实验开发平台可选择基础类型的FPGA实验。对综合类用户，本实验开发平台可选择提高类型FPGA实验及SOPC软硬件实战训练。对专业及科研人员，本实验开发平台除了选择提高类型FPGA实验及SOPC软硬件实战训练之外，还可选择与ARM/POWER PC/DSP/单片机相关的软硬件应用设计，结合uClinux操作系统及uCOSII实时多任务系统，利用本实验开发平台可做U-BOOT及操作系统的修改与移植。,GX-SOPC开发平台各硬件功能模块介绍,4X4键盘阵列,由16个负脉冲信号发生

9、器按键组成，所表示的功能如下表：,我们可以利用拨码开关MODUL_SEL第4位进行键盘方式选择：当拨码拨下处于“OFF”时，使用4X4键盘 当拨码拨下处于“ON”时，使用3X4键盘 下面介绍一下键盘的原理真值表以及每个按键对应的输出值，看下表（3X4键盘）：,GX-SOPC开发平台各硬件功能模块介绍,GX-SOPC开发平台各硬件功能模块介绍,续上表,GX-SOPC开发平台各硬件功能模块介绍,4X4键盘,GX-SOPC开发平台各硬件功能模块介绍,续上表,注：A、B、C、D、E、F是功能按键。输出对应于FPGA芯片上的D0-D7数据线输入。,3X4或4X4键盘原理图如下：,GX-SOPC开发平台各

10、硬件功能模块介绍,数码管显示,实验平台上共有16个数码管，其中包括6个共阴数码管（动态七段译码输出）DP1C-DP6C、10个共阳数码管（6个静态七段译码输出DP1B-DP6B和4个独立七段译码输出显示DP1A-DP4A）。拨码开关DISP_SEL第8位控制6个静态输出共阳数码管，拨下处于“ON”时亮，拨下处于“OFF”时灭；拨码开关DISP_SEL第7位控制独立的4个共阳数码管，拨下处于“ON”时亮，拨下处于“OFF”时灭；拨码开关DISP_SEL的第1位-第6位分别决定每个静态共阳数码管的输出数据来源，每一个拨码开关对应一个数码管，拨下处于“ON”时表示数据来自FPGA内部，拨下处于“OF

11、F”时由实验平台十六进制数按键F1-F6来输入数据（F6对应DP6B，F5对应DP5B，依此类推），每按一下十六进制数按键就显示一个十六进制数（十六进制数递增加1）。,数码管显示原理图如下,4个独立七段译码输出显示DP1A-DP4A,6个静态七段译码输出DP1B-DP6B,数码管显示原理图如下,动态七段译码输出DP1C-DP6C,GX-SOPC开发平台各硬件功能模块介绍,实验平台上的Flash采用SST公司的39F010或ATMEL公司29C020芯片。该芯片是工作电压仅为3伏。下图为模块的原理图：,Flash器件,GX-SOPC开发平台各硬件功能模块介绍,实验平台上的SRAM采用ISSI公司

12、的IS61C1024（或IS61C1024L）芯片。这类芯片是高速低功耗的SRAM，存储量为1M，作为通用存储器使用。下图为模块的原理图：,SRAM器件,图中A0-16为地址线；CE1和CE2为2个芯片使能;OE为读输出使能；WE为写使能，Q0-Q7为数据线，,GX-SOPC开发平台各硬件功能模块介绍,多功能复用按键组中F1-F8平时输出为低电平，按下输出为高电平；F9-F10平时输出为高电平，按下输出为低电平。F1-F6是十六进制信号发生器按键，当DISP_SEL的第1位-第6位中任一拨下处于“OFF”时，按下对应的复用按键就可以产生四位二进制数，在6个共阳静态数码显示管上从0到F顺序循环显

13、示，即十六进进数从CPLD输出到数码管。当DISP_SEL的第1位-第6位任一拨下处于“ON”时，每组4位二进制数由FPGA输出至数码管对应显示成十六进进数，且F1-F4相对应的4组4位二进制数产生器，也可通过CPLD输出到核心板的FPGA上去，并由用户自定义使用。F7-F9是固定脉冲信号发生器按键。当核心板时钟为50MHZ时，按F7或F8产生200us的相同固定正脉冲信号，其信号输出分别对应最右引脚、中间引脚；按F9产生200us的固定负脉冲信号，其信号输出对应最左引脚。通过“PULSE”组插针输出，方便用户使用。F10是备用按键，用户也可用作复位按键。,多功能复用按键,下图为10个按键模块

14、的原理图,F1-F6是十六进制信号发生器按键,F7-F9是固定脉冲信号发生器按键,F10是备用按键,F1-F8平时输出为低电平F9-F10平时输出为高电平,GX-SOPC开发平台各硬件功能模块介绍,指示灯组LED0-LED15是用户定义指示灯。LED0-LED7直接与配置有FPGA芯片的核心板相连，与拨码开关MODUL_SEL的第1位第3位选择状态无关，引脚输出高电平时对应的LED灭，低电平则亮；LED8-LED15是与开发平台上的功能模块组配套的，只有在拨码开关MODUL_SEL第1位第3位处于相应功能模块的选择状态时，才有效，也是高电平点灭，低电平亮。,LED指示灯,指示灯组LED0-LE

15、D15原理图,LED8-LED15指示灯,LED0-LED7指示灯,GX-SOPC开发平台各硬件功能模块介绍,实验开发平台上提供了1组2X16或4X16的字符液晶屏接口，其接口定义为LCD1实验开发平台上提供三组LCD点阵/图形液晶显示模块接口（LCD2、LCD3、LCD4）。可接入多种型号的128X64或240X128点阵/图形液晶显示屏，可显示各种字符及图形液晶屏接口与FPGA 的IO方式直接相连，具有标准数据总线、控制线及电源线接口。具体的技术性能指标参考所使用的液晶屏生产厂家的相关资料，液晶屏可以由用户选配使用。,LCD单色图形/字符液晶屏模块接口,LCD单色图形/字符液晶屏模块接口原

16、理图,LCD3点阵/图形液晶显示模块接口（KS0107/KS0108）,LCD2、LCD4点阵/图形液晶显示模块接口（T6963）,LCD1字符液晶显示接口（KS0066/KS0070/KS0075;SPLC780A）,GX-SOPC开发平台各硬件功能模块介绍,实验开发平台上的Audio模块由16位的音频数模转换器、功放和一个音频接口组成。来自FPGA的信号通过功放模块音频放大后，然后由接口输出到扬声器。,Audio模块,Audio模块接口原理图,音频数模转换器采用Philips公司的TDA1311（或CUSTOMER公司的MS6311）芯片，它由电压驱动，输出和偏置电流与电压成比例，接受16

17、位的串行输入数据，低功耗，采用连续校准概念，没有过零失真。,功放采用Philips公司的TDA1308（或CUSTOMER公司的MS6308）芯片，由2.8到5.5伏低压供电，低功耗，高信噪比，低失真率，可应用于CD、DVD、MP3、PDA等音频设备。,GX-SOPC开发平台各硬件功能模块介绍,本模块精心为XILINX FPGA IP Core而设计。开发平台上的CAN总线通讯模块由CAN总线连接头CAN_DB9、CAN通讯芯片U2和2X2跳线组CAN_JP组成。U2采用Microchip公司的MCP2551芯片，它是一个可容错的高速CAN器件，可作为CAN协议控制器和物理总线接口，可为CAN

18、协议控制器提供差分收发能力，完全符合ISO-11898标准，包括能满足24V电压要求，工作频率高达1Mb/s。模块共有两种工作模式，可通过跳线组的相应连接来实现。当1和2连接时，处于高速操作模式；当3和4连接时，则处于斜率控制模式，可以选用不同的RS引脚和地之间的外接电阻来实现不同的转换率，减少射频干扰。,CAN总线通讯模块,CAN总线通讯模块接原理图,当1和2连接时，处于高速操作模式；当3和4连接时，则处于斜率控制模式,GX-SOPC开发平台各硬件功能模块介绍,开发平台上的CF卡模块由CF卡插槽、跳线组CF_VCC_JP（左跳5V，右跳3.3V工作方式）、电源和5组总线开关组成。5组总线通过

19、总线开关器件TI SN74CBT3384芯片相连接，它是10位高速总线开关，由于两个端口之间的低阻抗，使得开关连接时传输延时几乎忽略，无需考虑。CF卡插槽可兼容各种类型CF存储卡和CF+卡。,Compact Flash（CF）卡模块,CF卡模块接口原理图,GX-SOPC开发平台各硬件功能模块介绍,本模块精心为XILINX FPGA IP Core而设计开发平台上的以太网接口模块由以太网网卡器件、以太网电平信号隔离转换器件和标准以太网接口RJ45组成。以太网器件使用INTEL公司的LXT971ALC芯片，它是一片高速以太网收发器芯片，它可实现10Mbps和100Mbps两种协议，集成了媒介独立接

20、口（MII）、扰频器/解扰器、双重速率时钟回路和全双工自判决功能于一身。本开发平台使用这款芯片，配合核心板上提供的SDRAM/Flash芯片，使用uClinux操作系统实现以太网通讯。电平信号隔离转换器件采用ST-L1102芯片，它是标准单端口隔离模块，其绝缘、接入损耗及回波损耗符合IEEE802.3要求，可配合多家厂商的以太网芯片，具体应用请参考该芯片的选型指引。,以太网接口模块,以太网接口模块接口原理图,GX-SOPC开发平台各硬件功能模块介绍,开发平台上的I2C E2PROM采用ATMEL公司的电擦写式只读存储器AT24C02N（或Microchip 公司24LC02BSN）该器件支持2

21、线串行接口，以X8位存储器块进行组合，具有页写入能力。地址选择允许连接到同一条总线上的器件数目最多可达8个，输出斜率控制以消除接地反弹。采用自定义擦/写周期，擦写次数可达1，000，000次。,I2C E2PROM,I2C E2PROM接口原理图,GX-SOPC开发平台各硬件功能模块介绍,开发平台上的I2C RTC采用STMicro公司的M41T00（或Dallas Semiconductor公司的DS1340）芯片。它是一款低功耗的串行实时时钟，内部有32.768kHz晶振。使用8字节容量的RAM来实现时钟功能，并采用BCD码配置。地址和数据通过两根双线总线进行串行传输。内部含有电源感应电路

22、，对于供电不足的情况，将会自动切换到电池供电状态。,I2C RTC串行实时时钟,I2C RTC串行实时时钟接口原理图,GX-SOPC开发平台各硬件功能模块介绍,开发平台上的红外串行接口模块由红外编解码器件、红外收发器件、一只7.3728MHz的晶振和4个针头组成。红外编解码器件采用Microchip Technology Inc公司的MCP2120芯片，它是低损耗、高性能、全静态的红外编解码器件，采用的调制解调方法符合IRDA标准，可通过4个针头输入编码来选择相应的波特率工作模式，如下表：,IRDA红外串行接口模块,GX-SOPC开发平台各硬件功能模块介绍,也可采用软件方式来选择。红外收发器件

23、采用Vishay公司的TFDU4100芯片，它是一种低功耗的红外收发模块，符合IRDA1.2标准的串行红外数据通信，速率可达115.2kbit/s。它能够与采用脉宽调制解调功能的各种I/O芯片进行直接连接。,IRDA红外串行接口模块接口原理图,红外收发器件,红外编解码器件,GX-SOPC开发平台各硬件功能模块介绍,开发平台上的PS2键盘和鼠标接口模块由4个N-沟道增强型场效应管以及两个PS2接口J4和J5组成。出厂J4为键盘接口、J5为鼠标接口（用户也可自己定义使用）。场效应管器件使用BSS138芯片，它是高密度单元，提供可靠、快速的开关性能，非常适合于低电压、低电流的应用。,PS2键盘和PS

24、2鼠标接口,PS2键盘接口,PS2鼠标接口,PS2键盘和PS2鼠标接口原理图,GX-SOPC开发平台各硬件功能模块介绍,开发平台上的RS232/RS485接口模块由2个串行接口、2块串行收发器件、4个指示灯和若干插针组成。串行接口使用标准的DB9母接头，其中一片串行收发器件采用MAXIM公司的MAX3237芯片，仅支持RS232输出标准，当处于正常操作模式时，运行数据速率为250kbps；当处于MegaBaud操作模式时，运行数据速率为1Mbps。它还可用作快速调制解调器，只要通过相应的插针组的选择即可实现。另一片串行收发器件采用MAXIM公司的MAX3160芯片，它很好地满足了所有MAXIM

25、产品所需要的质量和可靠性标准，是一个可编程的RS-232/RS-485/422多协议的收发器件，通过相应的引脚选择，可实现需要的协议模式以及全或半双工工作模式，还可当作红外串行接口使用。如果采用回转率限制，所有模式下的速率仅可达到250kbps；而取消该限制后，在RS-485/422模式下速率可达10Mbps，在RS-232模式下速率可达1Mbps。,RS232/RS485接口,RS232/RS485接口芯片功能引脚图,MAXIM公司的MAX3237芯片,MAXIM公司的MAX3160芯片,GX-SOPC开发平台各硬件功能模块介绍,开发平台上带有一个SD卡通信接口，提供了SD卡通信所需要的信号

26、线（时钟，命令，4个数据和3个电源），最大工作频率为25MHz。这个通信接口也支持通用的多媒体卡（MMC），实际上SD卡与MMC的区别就在于初始化的过程上。SD存储卡系统上定义了两种可替换的通信协议：SD和SPI，两种模式是互不关联的，本设计使用后者的SPI通信连接方式。SD存储卡是一种特别为了满足新一代音频/视频消费类市场需求，面向安全、容量、性能和环境要求而设计的低成本、大容量的存储器件，它的安全系统采用互相认证功能和一种新型加密算法，来保护卡上内容不被非法使用。,SD卡通信接口模块,SD卡通信模块接口原理图,SD卡通信接口,GX-SOPC开发平台各硬件功能模块介绍,开发平台上有8路开关输

27、入SW1A-SW8A，开关拨至“外”位置为逻辑“1”电平，开关拨至“内”位置为逻辑“0”电平。8路开关输入模块接口原理图如下图所示：,8路开关输入,GX-SOPC开发平台各硬件功能模块介绍,VGA输出模块能实现开发平台与VGA显示器之间通信控制功能。VGA彩色显示器（640X480/60Hz）在显示过程中除R、G、B三基色信号外，还有行同步HS信号和场同步VS信号。在显示器显示过程中，HS和VS极性可正可负，其极性转换逻辑在显示器内自动切换。以正极性为例，R、G、B信号位正极性信号，并高电平有效，当VS=0，HS=0时，计算机VGA显示器显示的内容为亮的过程，这时正向扫描过程的时间为26微妙，

28、当一行扫描完毕，行同步HS=1，约需6微妙，这时的VGA显示器扫描产生消隐及电子束回扫到VGA显示器的左边下一行的起始位置（X=0，Y=1）；当扫描完480行后，VGA显示器的场同步VS=1，产生场同步使扫描线回到VGA显示器的第一行第一列（X=-0 Y=0，约为2个行周期）。VGA接口是使用15针的标准接插件与PC机显示器相连接。,VGA输出模块,VGA输出模块接口原理图,GX-SOPC开发平台各硬件功能模块介绍,开发平台上有两个可提供复位功能的按键SW17和PB_LCD，前者是整个开发平台的全局复位信号，后者是LCD液晶显示屏的复位信号。其接口原理图如下：,按钮式RESET键,GX-SOP

29、C开发平台各硬件功能模块介绍,开发平台上的并行ADC模块由并行8位ADC器件、并行ADC放大器、十六进制转换器、并行总线和并行ADC时钟源组成。并行8位ADC器件采用Texas Instruments公司的TLC5510（或TLC5540）芯片，它使用5伏供电电压且只有130mW的功耗，采用的半Flash结构相对Flash转换器来说，降低了功耗且减小了芯片面积。并行ADC放大器采用Analog Device公司的AD8001AR芯片，它采用5伏电压供电，是一个低功耗、高速的电流反馈放大器，在100MHz时有0.1dB的平滑增益，并且提供0.01%的差分增益和0.025O的相位误差，由于它的低失

30、真度和调节灵敏性，使得它成为比较理想的高速AD转换器的缓冲器。出厂：并行ADC 为TLC5510，时钟源提供20MHz的输入时钟频率。,并行ADC 转换模块,TLC5510芯片硬件功能结构图,TLC5510芯片外围接口原理图,并行ADC放大器,并行ADC转换器,GX-SOPC开发平台各硬件功能模块介绍,开发平台上的并行DAC模块由一个并行8位DAC器件和一个并行DAC电压基准源组成。并行8位DAC器件采用Analog Devices公司的AD7302（或AD7801）芯片，工作电压为2.7伏到5.5伏，功耗小，适合于电池驱动应用，具有高速寄存器和双缓冲接口逻辑以及可与并行微处理器和DSP兼容的

31、接口。,并行DAC转换模块,并行DAC转换接口原理图,并行8位DAC,电压基准源,GX-SOPC开发平台各硬件功能模块介绍,开发平台上提供了彩色液晶TFT-LCD和触摸屏的接口模块。彩色液晶TFT-LCD器件采用NEC LCD Technologies公司的NL6448BC20（或LG.PHILIPS LCD公司的LB064V02）液晶屏，它是一个由非晶状硅薄膜晶体管阵列构成的液晶显示屏，带有一个背景灯，来自主机的彩色（红、绿、蓝）数据信号被一个信号处理电路调整为最佳主动矩阵系统形式，并送到驱动电路以驱动TFT阵列。TFT阵列类似一个光电开关，当受数据信号控制时，它会调节背景灯的发光量，而调节

32、TFT阵列中红、绿、蓝点的发光量就能产生彩色图像。它能够产生6位灰度级的262144种颜色。触摸屏接口模块由触摸屏接口和触摸屏控制器件组成。触摸屏可选用良英股份有限公司的4线薄膜/玻璃电阻式触摸屏，触摸屏控制器件采用Burr-Brown 公司的ADS7843（或ADS7846）芯片，它是一个12位采样的模数转换器，带有一个同步串行接口和驱动触摸屏的低导通阻抗开关。工作电压为1.2伏，在125kHz的速率下工作，功耗达750uW，而在暂停状态的功耗可低于0.5uW。低功耗、高速率和板上开关的特性使得该芯片适用于电池驱动应用。,彩色液晶VGA TFT-LCD和触摸屏,彩色液晶屏TFT-LCD功能结

33、构框图,触摸屏控制器功能结构框图,彩色液晶VGA TFT-LCD和触摸屏功能框图,GX-SOPC开发平台各硬件功能模块介绍,开发平台上的串行ADC模块由一个串行ADC器件和电压基准源组成。串行ADC器件采用Analog Devices公司的AD7476（或AD7477、AD7478）芯片，是一个8（或10、12）位、高速、低功耗的连续渐进模数转换器，工作电压为2.35伏到5.25伏，并产生1MSPS的传输率。转换过程和数据获取可通过/CS信号和串行时钟来控制，并且可以与微处理器或DSP相接。在/CS信号下降沿采样数据的同时转换也开始，在这些过程中不存在线路延时。本实验平台出厂采用AD7476芯

34、片，用户可根据自己的需要选配其他精度的芯片。,串行ADC,串行ADC芯片功能框图,串行ADC器件,GX-SOPC开发平台各硬件功能模块介绍,开发平台上的串行DAC模块由一个串行DAC器件和电压基准源组成。串行DAC器件采用Analog Devices公司的AD5302（或AD5312、AD5322）芯片，这一系列是双向8（10、12）位缓冲电压输出数模转换器，工作电压为2.5伏到5.5伏，片上的输出放大器可使轨对轨输出摆幅的摆率为0.7V/us。串行DAC系列芯片使用30MHz时钟频率的多用途3线串行接口，并能兼容多种接口标准。低功耗工作模式下的使得本芯片适合于电池驱动应用。5伏下为1.5mW

35、，3伏下为0.7mW，而低功耗省电模式下可降到1uW。实验平台出厂采用AD5302芯片，用户可根据自己的需要选配其他精度的芯片。,串行DAC,串行DAC芯片功能框图,串行DAC器件,GX-SOPC开发平台各硬件功能模块介绍,开发平台上提供16X16点阵LED模块。采用的是STANLEY公司的MD1216C器件，可以显示各种数字、字母、特殊字符和图画。扫描控制电路从左上角像素点为起始点扫描，终止于右下角像素点,16X16点阵LED模块,16X16点阵LED模块接口原理与引脚定义,GX-SOPC开发平台各硬件功能模块介绍,开发平台上提供了多个电源转换芯片以及相应的转换电路，可以给基于不同工作电压的

36、芯片提供稳定的工作电压。VCC3V3为FLASH、USB1.1接口、实验开发平台上的扩展口、触摸屏控制芯片、8路开关输入、16个LED显示灯、SD卡接口模块、VGA模块、RS232、RS485接口模块、IRDA红外串行接口模块、I2C E2PROM、I2C RTC、以太网接口模块、Buzzer蜂鸣器、10个共阳数码显示管、10个多功能按键、4X4按键阵列、16X16 LED点阵提供工作电压；VCC5V为SRAM、FLASH、CAN总线模块、CF卡接口模块、并行DAC和ADC芯片、并行数据总线、LCD、PS2接口、实验开发平台上的板对板扩展口提供工作电压；VCC5VF为核心板的扩展口提供工作电压

37、；VCC5VT为TFT彩色液晶屏提供工作电压；VCC12VP为开发平台的扩展口提供工作电压；VCC-12VP为LCD、开发平台扩展口提供工作电压；VCC12VT为TFT彩色液晶屏提供工作电压；VCC3V3A为audio模块提供工作电压；VCC5VA为并行ADC的放大器、audio模块和开发平台扩展口提供正输入电压；VCC-5VA为并行ADC的放大器提供负输入电压；VCC12VA为并行DAC、串行ADC和DAC提供工作电压；VCC15VREG为开发平台扩展口提供工作电压。,电源分配电路,GX-SOPC创新开发平台电源分配原理图,GX-SOPC开发平台各硬件功能模块介绍,开发平台上提供了多个板对板

38、接口。采用的是MICROLEAF CONNECTORS公司的5072系列BTB超高速接插件。可方便用户利用开发平台上的各种资源，设计自己需要的功能，以扩展板的方式接入到开发平台上，如高速ADC或DAC模块、高速USB2.0和100M速率的以太网模块、视频输入输出模块、语音输入输出模块、直流电机和步进电机、DSP模块、CAN BUS通讯模块、ARM核心板、GPS通讯模块、GPRS通讯模块、RFID通讯模块等。,高速板对板插件接口,GX-SOPC开发平台各硬件功能模块介绍,精心为XILINX FPGA IP Core而设开发平台上提供的USB模块由USB收发器和USB连接头组成。USB收发器采用F

39、airchild公司的USB1T11AM（或ISP1103D）芯片它是一个单芯片的通用USB收发器，可使基于5.0伏或3.3伏的可编程标准逻辑器件与通用串行总线的物理层相连接。它可以全速（12Mbit/s）或低速（1.5Mbit/s）来收发串行数据。该芯片的输入输出信号都符合串行接口引擎标准，有了这种标准，设计者就可以制作带有现成逻辑的USB器件，并能修改和更新这些应用。,全速USB接口模块,全速USB接口原理图,GX-SOPC开发平台各硬件功能模块介绍,开发平台上提供两块CPLD配置控制器件来对相应的功能模块进行管理配置，其中一片采用Xilinx公司的XC95288XL芯片，用来对整个开发平

40、台的各种模块进行管理配置；另一片采用Altera公司的EPM7064AE芯片，只负责USB Blaster下载电路的控制。开发平台上提供4个JTAG下载口和1个USB Blaster下载口。LAB_JTAG_PS_AS接口：支持核心板上Altera公司的FPGA芯片或CPLD芯片。USB Blaster接口：可通过MODEL_SEL第5位第8位这四个拨码开关进行选择，当四个开关全部拨下处于“ON”时，采用USB Blaster接口，当全部拨下处于“OFF”时，采用LAB_JTAG_PS_AS 接口；XC_PC_IV接口：支持核心板上Xilinx公司的FPGA芯片或CPLD芯片；XC_JTAG接

41、口：提供XC95288XL芯片的下载配置接口，由于预配置了对整个开发平台的管理程序，所以一般不建议用户使用，以免造成不必要的损害；JTAG_PORT接口：提供EPM7064AE芯片的下载配置接口，同样也不建议用户使用。,配置芯片与下载线接口模块,GX-SOPC开发平台各硬件功能模块介绍,开发平台上提供了引针组“CLK_DIV”，可以输出不同的时钟频率，共有16个引针输出信号，具体输出频率如下表：,时钟分频电路,3、GX-SOPC创新开发平台总体资源分配,下表是开发平台上使用的GX-SOPC-EP2C35核心板的引脚与GX-SOC/SOPC开发平台上的部分功能模块的引脚总体对应情况，有了这个表，

42、用户就方便用设计软件对所设计的模块进行引脚分配：,引脚总体对应表（续1）,引脚总体对应表（续2）,引脚总体对应表（续3）,引脚总体对应表（续4）,引脚总体对应表（续5）,引脚总体对应表（续6）,引脚总体对应表（续7）,引脚总体对应表（续8）,引脚总体对应表（续9）,引脚总体对应表（续10）,引脚总体对应表（续11）,引脚总体对应表（续12）,引脚总体对应表（续13）,引脚总体对应表（续14）,引脚总体对应表（续15）,备注：LED1 HEX0LED6 HEX3是受开发平台上的XILINX控制芯片管理；PMC系列的功能是CycloneII独有的。以上我们介绍了整个开发平台的各个模块的大致情况和原

43、理功能，以及引脚分配的总体情况。在这基础上，我们通过控制FPGA BUS的数据来源，分出了7个功能模块组，这7个功能模块组包含了整个开发平台上大部分功能模块，由MODUL_SEL第1位-第3位三个拨码开关，通过3位二进制码的形式来选择需要使用的功能模块组，剩下还有一个状态为自定义的50路总线信号与核心板断开连接选择状态，即MODUL_SEL第1位-第3位三个拨码开关全为OFF状态。下面我们对每个模块组包含的功能以及对应的FPGA引脚使用逐一介绍。,7个功能模块组之模块1,3-1 模块一：6个共阴数码显示管/串行ADC和DAC/VGA模块/8个led/LCD/红外串行接口/SRAM,当三个拨码开

44、关处于“000”时，即MODEL_SEL1,MODEL_SEL2和MODEL_SEL3全部拨下处于“ON”状态时，选择该模块。引脚对应如下表：,7个功能模块组之模块1,模块1引脚对应表（续上）,7个功能模块组之模块2,3-2、模块二：并行ADC和DAC/LCD/FLASH/SRAM/Buzzer/4个独立无7段显示的共阳数码管/红外串行接口,当三个拨码开关处于“001”时，即MODEL_SEL1拨下处于“OFF”状态，MODEL_SEL2和MODEL_SEL3拨下处于“ON”时，选择该模块。,7个功能模块组之模块2,模块2引脚对应表（续上）,7个功能模块组之模块3,3-3、模块三：16X16l

45、ed点阵/8个led显示灯/PS2鼠标或键盘接口模块/CAN总线通讯模块/USB Blaster模块,当三个拨码开关处于“010”时，即MODEL_SEL2拨下处于“OFF”状态，MODEL_SEL1和MODEL_SEL3拨下处于“ON”时，选择该模块。,7个功能模块组之模块3,模块3引脚对应表（续上）,7个功能模块组之模块4,3-4、模块四：触摸屏/TFT彩色液晶屏/3X4按键阵列/4X4按键阵列/PS2鼠标或键盘接口/USB接口/audio接口模块,当三个拨码开关处于“011”时，即MODEL_SEL1和MODEL_SEL2拨下处于“OFF”状态，MODEL_SEL3拨下处于“ON”时，选

46、择该模块。,7个功能模块组之模块4,模块4引脚对应表（续上）,7个功能模块组之模块5,3-5、模块五：CF卡接口模块,当三个拨码开关处于“100”时，即MODEL_SEL3拨下处于“OFF”状态，MODEL_SEL1和MODEL_SEL2拨下处于“ON”时，选择该模块。,7个功能模块组之模块5,模块5引脚对应表（续上）,7个功能模块组之模块6,3-6、模块六：以太网接口模块、SRAM、LCD、Audio接口模块、2个led显示灯、CAN总线通讯模块、串行ADC和DAC、红外串口通讯模块、USB Blaster模块,当三个拨码开关处于“101”时，即MODEL_SEL1和MODEL_SEL3拨下

47、处于“OFF”状态，MODEL_SEL2拨下处于“ON”时，选择该模块。,7个功能模块组之模块6,模块6引脚对应表（续上）,7个功能模块组之模块7,3-7、模块七：4个十六进制信号发生器按键、USB接口模块、串行ADC和DAC、LCD/Buzzer、SRAM、Audio模块、红外串口通讯模块、CAN总线通讯模块、并行ADC和DAC、SD卡接口模块,当三个拨码开关处于“110”时，即MODEL_SEL2和MODEL_SEL3拨下处于“OFF”状态，MODEL_SEL1拨下处于“ON”时，选择该模块。,7个功能模块组之模块7,模块7引脚对应表（续上）,7个功能模块组之外选择,当三个拨码开关处于“1

48、11”时，即全部拨下处于“OFF”状态时，总线关闭，所有与核心板相连接的50路信号相关功能模块组被隔离，只能使用未与总线开关相连的功能模块。,7个功能模块组之外选择,4、GX-SOPC系列核心开发板硬件介绍,4-1、GX-SOPC-EP2C35-M672 Cyclone II核心开发板硬件资源,北京革新科技有限公司的GX-SOPC-EP2C35-M672核心开发板既可为独立使用的核心开发板开发套件，也可与GX-SOC/SOPC-Dev-Lab Platform创新开发实验平台无缝结合。核心开发板简介 革新科技的GX-SOPC-EP2C35-M672核心开发板采用Altera NiosII嵌入式

49、处理器和低成本的Cyclone EP2C35芯片，该核心开发板为嵌入式的开发应用提供了理想的设计环境。这款Cyclone系列的NiosII核心开发板可以作为一个基于CycloneII芯片的嵌入式开发硬件平台使用，其中的Cyclone EP2C35F672C8芯片集成了最高达33，216个逻辑单元（约165万门）和473K位的片上RAM。该核心开发板用32位NiosII处理器的参考设计进行预配置，硬件设计者可以使用参考设计来了解该核心开发板的特性，软件设计者可以直接使用核心开发板上预配置的参考设计进行软件设计。,GX-SOPC-EP2C35核心开发板,下图为北京革新科技有限公司的GX-SOPC-

50、EP2C35-M672核心开发板平面图：,采用12层板工业级标准精心设计CycloneII TMEP2C35F672器件4个按键式开关7个LED指示灯上电复位电路MAX EPM7256 CPLD配置控制逻辑8-Mb 同步SSRAM，速度为167MHz（可选配为250MHz）128-Mb DDR SDRAM，速度为167MHz128-Mb Flash闪存以太网连接器（RJ-45）EPCS16串行配置器件（16Mb）（可选配EPCS64-64Mb）10/100以太网物理层/介质访问控制（PHY/MAC）提供高可靠、高稳定的板级及芯片级电压提供可以实现FPGA与CPLD配置的独立的1个JTAG接口和