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FPGA板卡是什么？如何去使用FPGA板卡？

2747 FPGA 板卡

问答对人有帮助，内容完整，我也想知道答案0 FPGA板卡是什么？ FPGA板卡有什么作用？如何去使用FPGA板卡？ 0
2021-6-21 06:28:48　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × aaabbb567 该类别下有 7 个回答。邀请回答 dsdfshf 该类别下有 7 个回答。邀请回答 fuwu1245 该类别下有 7 个回答。邀请回答 vywywerwa 该类别下有 6 个回答。邀请回答 wjwierw 该类别下有 6 个回答。邀请回答 h1654155275.6823 该类别下有 6 个回答。邀请回答 vyewrewr 该类别下有 6 个回答。邀请回答淡口味妻儿等我看该类别下有 6 个回答。邀请回答 ujsdfweer 该类别下有 6 个回答。邀请回答 DAA000 该类别下有 5 个回答。邀请回答松的子子该类别下有 5 个回答。邀请回答 gramsoup 该类别下有 5 个回答。邀请回答 60user61 该类别下有 5 个回答。邀请回答 wenminglang 该类别下有 5 个回答。邀请回答 kingnet_52003 该类别下有 5 个回答。邀请回答 yx19911127 该类别下有 5 个回答。邀请回答 haikitty 该类别下有 5 个回答。邀请回答 xinge158 该类别下有 5 个回答。邀请回答 5616asaqwq 该类别下有 5 个回答。邀请回答 bvtwerwer 该类别下有 5 个回答。邀请回答举报李娜相关推荐 •FPGA板卡如何与非FPGA板卡同步2824 • C-RIO中多块板卡的FPGA到RT的程序如何传递多块板卡的数据3624 • R系列板卡的录波功能求助。2925 • 把软核移植到自己的FPGA板卡后，如何与FPGA的硬件模块进行交互？148 •FPGA兼职工作6640 • 基于XC7Z100+ADRV9009的双收双发无线电射频板卡1581 •FPGA板卡能实现虚拟化图形界面吗3270 •FPGA开发板维修1580 • NI 7842R板卡的模拟量输入读不到值4969 •FPGA实验板内存问题4549 1个回答

答案对人有帮助，有参考价值0 　　在走近FPGA预告篇中，我们已经提到了系列文章使用的开发平台，硬木课堂Xilinx Artix 7 FPGA板，如下图所示。它使用的FPGA芯片型号为Xilinx Artix-7 XC7A75T，具有电平开关、LED、矩阵键盘、数码管等基本外设，同时还有高速ADC/DAC，音频Codec，SD卡，32位DDR3L（共1GB）外设用于SoC设计的进阶实验，另外，上方的I/O插槽可以直接插入特定型号的LCD屏幕与摄像头，极大地方便了图像处理相关应用的实现。　　硬木课堂出品的Xilinx Artix-7板卡，XC7A75T起步，向上最高兼容到XC7A200T 　　该FPGA板采用的芯片型号为XC7A75T，从Xilinx官网的数据手册中可以找到7系列FPGA芯片的资源对比，可以看出75T在所有Artix-7系列的FPGA中资源量属于中上，虽然相比于100T和200T而言资源量还是少了许多，但是完成基础的FPGA实验和进阶的SoC设计实验（包括图像处理相关）是足够的。75T和100T， 200T的FPGA芯片是兼容的，硬木课堂同时还提供有200T的FPGA板，以应对更复杂的应用场景需求。　　Xilinx Artix-7系列FPGA资源表　　Artix-7系列FPGA芯片采用下图所示的基本可配置逻辑块（CLB），其中包括6输入查找表、可选的双向5输入查找表、分布式存储、移位寄存器、高速进位算术逻辑功能以及大量多路复用器。基本可配置逻辑块（CLB）是用于实现时序电路和组合电路的主要逻辑资源。每个CLB都连接到一个交换矩阵（Switch Matrix），以访问通用路由矩阵。每个CLB内部包含两个slice。7系列FPGA中的LUT可以配置为具有一个输出的6输入LUT，也可以配置为具有独立输出但共享地址或逻辑输入的两个5输入LUT。每个5输入LUT输出都可以选择在触发器中寄存。每个slice由4个这样的6输入LUT、8个触发器、多路复用器和算术运算单元构成。每片四个触发器可以选择配置为锁存器。但在这种情况下，该片中其余的四个触发器必须保持未使用状态。　　Artix-7系列FPGA的CLB 　　更多关于FPGA内部原理结构的介绍，可以阅读《FPGA原理与结构》［日］天野英晴主编，赵谦译这本书，这本书对FPGA的内部原理阐释得比较清楚，对于初学者也比较友好。另外，如果能够找到《FPGA设计指南-器件、工具和流程》［美］ Clive “Max” Maxfield 著，杜生海邢闻译这本书也不错，感觉作者的语气比较幽默，但是似乎已经买不到新书了（略有遗憾）。在《FPGA原理与结构》中文版出版之前我就是看的《FPGA设计指南》一书，都很好地帮助理解FPGA的原理结构，从而更好地利用FPGA学习电路设计。　　FPGA调试器和UART 　　在本系列文章使用的FPGA板上的右下方有两个接口，如下图。其中上方的接口（FPGA-Jtag）为FPGA下载接口，通过该接口下载比特流到FPGA中进行配置，功耗较小时，供电也是PC机通过该接口给板卡供电。如果功耗较大，则需要使用FPGA板右上角的辅助供电接口（POWER），可以使用手机5V充电器给板卡供电。　　FPGA调试器接口和Arm调试器接口　　DAP-JTAG是在板卡用在SoC设计时，调试FPGA内部的Arm内核用的，在未来的走近SoC系列中会应用到。　　FPGA-JTAG和DAP-JTAG各自带了一个UART转USB接口。在UART实验中会用到此功能。　　FPGA-JTAG除了提供FPGA的调试外，还提供了UART转USB功能　　set_property PACKAGE_PIN Y21 ［get_ports FTDI_RX］　　set_property PACKAGE_PIN Y22 ［get_ports FTDI_TX］　　电平开关和LED 　　本系列所使用的FPGA板提供了12个直接由FPGA控制的LED灯LED11-LED0，每一个LED灯都由FPGA芯片的一个引脚直接驱动，如图所示。当FPGA的引脚输出高电平时LED灯点亮，反之则熄灭。在LED灯旁边也有12个电平开关，可以作为输入信号，当电平开关处在DOWN位置（靠近开发板边缘）时向FPGA相应引脚输入低电平，当电平开关在UP位置时向FPGA相应引脚输入高电平，如图。　　开发板上实体LED和拨动开关　　拨动开关的对应FPGA引脚在XDC文件中描述如下，开关拨向上方输出高电平，拨向下方输出低电平：　　set_property PACKAGE_PIN E16 ［get_ports {SW_In［11］}］　　set_property PACKAGE_PIN A15 ［get_ports {SW_In［10］}］　　set_property PACKAGE_PIN B15 ［get_ports {SW_In［9］}］　　set_property PACKAGE_PIN D15 ［get_ports {SW_In［8］}］　　set_property PACKAGE_PIN A14 ［get_ports {SW_In［7］}］　　set_property PACKAGE_PIN D14 ［get_ports {SW_In［6］}］　　set_property PACKAGE_PIN A13 ［get_ports {SW_In［5］}］　　set_property PACKAGE_PIN B13 ［get_ports {SW_In［4］}］　　set_property PACKAGE_PIN C13 ［get_ports {SW_In［3］}］　　set_property PACKAGE_PIN E13 ［get_ports {SW_In［2］}］　　set_property PACKAGE_PIN E14 ［get_ports {SW_In［1］}］　　set_property PACKAGE_PIN B16 ［get_ports {SW_In［0］}］　　LED的对应FPGA引脚在XDC文件中描述如下，FPGA引脚输出高电平，LED被点亮，FPGA引脚输出低，LED熄灭：　　set_property PACKAGE_PIN AA20 ［get_ports {led［11］}］　　set_property PACKAGE_PIN V22 ［get_ports {led［10］}］　　set_property PACKAGE_PIN W21 ［get_ports {led［9］}］　　set_property PACKAGE_PIN W22 ［get_ports {led［8］}］　　set_property PACKAGE_PIN U22 ［get_ports {led［7］}］　　set_property PACKAGE_PIN U21 ［get_ports {led［6］}］　　set_property PACKAGE_PIN T21 ［get_ports {led［5］}］　　set_property PACKAGE_PIN T20 ［get_ports {led［4］}］　　set_property PACKAGE_PIN R19 ［get_ports {led［3］}］　　set_property PACKAGE_PIN P20 ［get_ports {led［2］}］　　set_property PACKAGE_PIN P19 ［get_ports {led［1］}］　　set_property PACKAGE_PIN AA21 ［get_ports {led［0］}］　　矩阵键盘　　FPGA板带有一个4x4的矩阵键盘，可以用于一些外界的控制交互，如图所示。　　实体矩阵键盘　　矩阵键盘原理图　　键盘一般设为输入（默认下拉），列键盘设为输出。需要注意的是，按下按键时信号存在抖动，所以需要设计按键消抖模块以免按键抖动带来未预期的系统错误。　　set_property PACKAGE_PIN AA10 ［get_ports {row［0］}］　　set_property PACKAGE_PIN V10 ［get_ports {row［1］}］　　set_property PACKAGE_PIN W10 ［get_ports {row［2］}］　　set_property PACKAGE_PIN AA9 ［get_ports {row［3］}］　　set_property PACKAGE_PIN AB10 ［get_ports {col［0］}］　　set_property PACKAGE_PIN W11 ［get_ports {col［1］}］　　set_property PACKAGE_PIN AA11 ［get_ports {col［2］}］　　set_property PACKAGE_PIN T14 ［get_ports {col［3］}］　　set_property PULLDOWN true ［get_ports {row［3］}］　　set_property PULLDOWN true ［get_ports {row［2］}］　　set_property PULLDOWN true ［get_ports {row［1］}］　　set_property PULLDOWN true ［get_ports {row［0］}］　　数码管　　FPGA板上配有配有6个七段数码管DIG1-DIG6（当正放FPGA开发板时，从左至右为1-6），每个数码管都由一个专用片选信号（DIG1- DIG6）控制，如图所示。七段数码管的每个引脚均通过共阴模式连接到 FPGA芯片上，当FPGA输出高电压时，对应的字码段点亮，反之则熄灭。数码管的片选信号也直接与FPGA引脚相连，当FPGA输出低电压时，对应的数码管选中，反之则不选中。　　6位数码管实物　　数码管原理图　　set_property PACKAGE_PIN Y16 ［get_ports {Digitron_Out［7］}］　　set_property PACKAGE_PIN W14 ［get_ports {Digitron_Out［4］}］　　set_property PACKAGE_PIN Y17 ［get_ports {Digitron_Out［5］}］　　set_property PACKAGE_PIN AA15 ［get_ports {Digitron_Out［6］}］　　set_property PACKAGE_PIN AB17 ［get_ports {Digitron_Out［3］}］　　set_property PACKAGE_PIN AB16 ［get_ports {Digitron_Out［2］}］　　set_property PACKAGE_PIN AB15 ［get_ports {Digitron_Out［1］}］　　set_property PACKAGE_PIN AA16 ［get_ports {Digitron_Out［0］}］　　set_property PACKAGE_PIN AA14 ［get_ports {DigitronCS_Out［0］}］　　set_property PACKAGE_PIN AB11 ［get_ports {DigitronCS_Out［1］}］　　set_property PACKAGE_PIN Y13 ［get_ports {DigitronCS_Out［2］}］　　set_property PACKAGE_PIN AA13 ［get_ports {DigitronCS_Out［3］}］　　set_property PACKAGE_PIN AB13 ［get_ports {DigitronCS_Out［4］}］　　set_property PACKAGE_PIN Y14 ［get_ports {DigitronCS_Out［5］}］　　3组IO的介绍　　FPGA板上方有3组IO接口，可以用于LCD显示屏和摄像头的直插（对于示例中用到的摄像头和LCD显示屏，分别可以直接插到右边和左边的IO接口组，效果如图。在我之前写过的一篇文章中（https://zhuanlan.zhihu.com/p/98980911）对使用摄像头和LCD显示屏进行开发的过程有更多的描述，另外，在后续系列文章中也会对相关的实验进行详细的介绍　　3组对外IO，可以直接插2.4寸并口屏，串口屏，摄像头等模块　　在对外IO上插接LCD和摄像头（兼容多种分辨率，多种引脚分布）　　高速ADC/DAC 　　FPGA开发板的左上方是高速ADC/DAC芯片，该芯片是来自 MAXIM公司（Now ADI）的超低功耗模拟前端，最高工作频率达到20MHz，芯片型号为Max5864。Max5864集成了双路的8位ADC以及双路的10位DAC，其数字输出电平为+1.8V至+3.3V（TTL/CMOS兼容），且该芯片的ADC和DAC既可以同时工作也可以独立工作。其关断与工作模式由三线的串行接口来控制。高速ADC/DAC芯片左侧的一组黄色贴片排母IO接口包含两组ADC输入接口，分别标识为ADC1和ADC2，还包含两组DAC输出接口，分别标识为DAC1和DAC2，可通过导线与示波器、信号源等仪器相连进行实验。　　高速数据采集Codec，包括两路8位20MSPS ADC和两路10位20MSPS DAC 　　##ADC_data 　　set_property PACKAGE_PIN E18 ［get_ports {ADC_data［0］}］　　set_property PACKAGE_PIN F18 ［get_ports {ADC_data［1］}］　　set_property PACKAGE_PIN F19 ［get_ports {ADC_data［2］}］　　set_property PACKAGE_PIN F20 ［get_ports {ADC_data［3］}］　　set_property PACKAGE_PIN C20 ［get_ports {ADC_data［4］}］　　set_property PACKAGE_PIN D20 ［get_ports {ADC_data［5］}］　　set_property PACKAGE_PIN A19 ［get_ports {ADC_data［6］}］　　set_property PACKAGE_PIN A20 ［get_ports {ADC_data［7］}］　　##DAC_data 　　set_property PACKAGE_PIN A18 ［get_ports {DAC_data［0］}］　　set_property PACKAGE_PIN B20 ［get_ports {DAC_data［1］}］　　set_property PACKAGE_PIN G21 ［get_ports {DAC_data［2］}］　　set_property PACKAGE_PIN F21 ［get_ports {DAC_data［3］}］　　set_property PACKAGE_PIN E21 ［get_ports {DAC_data［4］}］　　set_property PACKAGE_PIN D21 ［get_ports {DAC_data［5］}］　　set_property PACKAGE_PIN A21 ［get_ports {DAC_data［6］}］　　set_property PACKAGE_PIN B21 ［get_ports {DAC_data［7］}］　　set_property PACKAGE_PIN C22 ［get_ports {DAC_data［8］}］　　set_property PACKAGE_PIN B22 ［get_ports {DAC_data［9］}］　　##AD_DA_clk 、SPI 　　set_property PACKAGE_PIN D19 ［get_ports AD_DA_clk］　　set_property PACKAGE_PIN E22 ［get_ports AD_DA_SCLK］　　set_property PACKAGE_PIN D22 ［get_ports AD_DA_DIN］　　set_property PACKAGE_PIN G22 ［get_ports AD_DA_CSn］　　音频和SD卡　　FPGA开发板的左下侧载有立体声多媒体数字信号编译码器芯片WM8978。WM8978是Wolfson推出的一款全功能音频处理器，带有一个HI-FI级数字信号处理内核，支持增强3D硬件环绕音效，以及5频段的硬件均衡器，可以有效改善音质。在音频编译码芯片的左侧有两个音频接口，位于上侧的是音频输入接口，可通过音频连接线连接音频播放设备（如手机）来输入音频信号，位于下侧的是音频输出接口，可以连接耳机播放音乐。另外，在FPGA开发板相同位置的背面，还有一个Micro SD卡的插槽，可放置SD卡。　　24位音频Codec芯片　　set_property PACKAGE_PIN D16 ［get_ports aud_bclk］　　set_property CLOCK_DEDICATED_ROUTE FALSE ［get_nets aud_bclk_IBUF］　　set_property PACKAGE_PIN A16 ［get_ports aud_lrc］　　set_property PACKAGE_PIN E19 ［get_ports aud_adcdat］　　set_property PACKAGE_PIN C18 ［get_ports aud_mclk］　　set_property PACKAGE_PIN C17 ［get_ports aud_dacdat］　　set_property PACKAGE_PIN C19 ［get_ports aud_scl］　　set_property PACKAGE_PIN D17 ［get_ports aud_sda］　　DDR3L 　　开发板上FPGA正下方是两片DDR3L SDRAM存储器芯片，产自Micron公司。DDR SDRAM的全称是双倍速率同步动态随机存储器（Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory），其在时钟的上升沿和下降沿都能进行数据传输。DDR3是DDR2的后继者，提供了相较于DDR2 SDRAM更高的运行效能与更低的电压。而DDR3L的L是Low Voltage的缩写，DDR3的工作电压为1.5V，而DDR3L工作电压为1.35V。　　32位宽，1GB DDR3L存储器　　开发板上DDR3L SDRAM芯片的型号为MT41K256M16TW，即一片该DDR3L SDRAM存储器芯片的深度为256M，宽度为16bit （2Byte），故存储器容量为512MB（256M×2Byte），两片DDR3L芯片地址线已经连在了一起，相当于一片深度不变但数据宽度翻倍（32bit）的DDR3L SDRAM，两片存储器芯片构成的存储器总容量为1GB。　　DDR3L的引脚较多，我们将在DDR3L的章节中专门介绍。　　千兆以太网　　在FPGA开发板的右上侧载有千兆以太网PHY芯片以及网口。该芯片为Realtek公司的RTL8211E，支持1000Mbps的网络传输速率，通过RGMII接口与FPGA进行数据通信，传输时钟为125MHz，4bit的发送数据TXD与接收数据RXD在时钟的上升沿和下降沿采样。开发版上板载的RTL8211E已配置好RX与TX延迟，工作电压为3.3V。　　千兆以太网接口和PHY芯片，我们采用RGMII接口，节约引脚　　set_property PACKAGE_PIN V17 ［get_ports {rgmii_rxd［3］}］　　set_property PACKAGE_PIN AB20 ［get_ports {rgmii_rxd［2］}］　　set_property PACKAGE_PIN AA19 ［get_ports {rgmii_rxd［1］}］　　set_property PACKAGE_PIN V19 ［get_ports {rgmii_rxd［0］}］　　set_property PACKAGE_PIN U18 ［get_ports {rgmii_txd［3］}］　　set_property PACKAGE_PIN U17 ［get_ports {rgmii_txd［2］}］　　set_property PACKAGE_PIN AB18 ［get_ports {rgmii_txd［1］}］　　set_property PACKAGE_PIN AA18 ［get_ports {rgmii_txd［0］}］　　set_property PACKAGE_PIN R14 ［get_ports e_mdc］　　set_property PACKAGE_PIN P14 ［get_ports e_mdio］　　set_property PACKAGE_PIN Y18 ［get_ports rgmii_rxc］　　set_property PACKAGE_PIN V18 ［get_ports rgmii_rxctl］　　set_property PACKAGE_PIN Y19 ［get_ports rgmii_txc］　　set_property PACKAGE_PIN W17 ［get_ports rgmii_txctl］　　VGA接口　　如果需要连接扩展显示，也可以通过FPGA板右边的VGA接口连接扩展显示设备，VGA接口共有15针，分成3排，每排5个孔，接口原理图如下。VGA接口具有分辨率高、显示速率快、颜色丰富等优点。VGA接口不但是CRT显示设备的标准接口，同样也是LCD液晶显示设备的标准接口，具有广泛的应用范围。　　VGA接口实物　　VGA接口原理图　　VGA与FPGA的引脚对应关系：　　VGA_R0 R17；VGA_R1 W16；VGA_R2 W15；VGA_R3 U16；VGA_G0 T16；VGA_G1 V15；VGA_G2 U15；VGA_G3 V14；VGA_B0 AB12；VGA_B1 P16；VGA_B2 W12； VGA_B3 Y12；VGA_HS T15； VGA_VS V13。

2021-6-21 14:52:37 评论举报丘素莉