xilinx700AN1400A用戶手冊.doc

v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶手冊用戶手冊 -1- redred cyclonecyclone 開發(fā)板開發(fā)板 rciii-3s700a/700an/1400arciii-3s700a/700an/1400a 用戶手冊用戶手冊 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶手冊用戶手冊 -2- 前言前言 本手冊適用于使用 red cyclone 系列開發(fā)板紅色颶風三代 xilinx 版本的用戶。 開發(fā)板由三部分組成：核心板，底板（基礎(chǔ)功能擴展板） 。核心板與底板可以配合 使用也可以單獨使用核心板,核心板支持 usb 接口供電和直接 5v 電源供電兩種模式， 底板上不要外接電源模塊。 配合底板這套開發(fā)板面向 fpga 的所有用戶，既可以用它來學習 fpga 基礎(chǔ)的設(shè) 計知識，也可以只用核心模塊配合用戶自定義底板實現(xiàn)工程應(yīng)用。所以，設(shè)計本著簡 單實用，擴展性好的原則。本開發(fā)套件配合較高容量的 fpga。xc3s700a,xc3s1400a 是 xilinx 主推高性價比產(chǎn)品，700an 更是 xilinx 09 推出的新產(chǎn)品，它的配置模式支持內(nèi)部 flash 燒寫，使得破解內(nèi)部代碼非常困難，加密 性能大大提高，非常適合內(nèi)部算法的加密處理。該產(chǎn)品也可以作為產(chǎn)品開發(fā)的原型驗 證板或者 ic 前端設(shè)計驗證板。我們也希望大家在這套板上開發(fā)出有創(chuàng)意的產(chǎn)品。 同時，這套開發(fā)板也提供了一個 sopc（system on programming chip）平臺， 可以實現(xiàn)嵌入式的軟 cpu，如 microblaze ，picroblaze 等。為嵌入式電子產(chǎn)品設(shè)計提 供了又一種選擇。 如何使用本用戶手冊：用戶手冊主要是使用戶了解開發(fā)板上各部分功能模塊，硬件 連接到 fpga 上的對應(yīng)的管腳映射，介紹用到的芯片操作的基本原理，當然在這里只是 一個簡單的介紹，具體如何使用芯片請用戶參照芯片手冊。 由于本人水平有限，手冊有錯漏和不嚴謹之處在所難免，如果發(fā)現(xiàn)錯誤懇請發(fā)送郵 件到 ，歡迎大家批評指正 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶手冊用戶手冊 -3- 目錄目錄 v3-rc3-3s700a/700an/1400av3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶手冊用戶手冊1 修訂記錄修訂記錄.2 前言前言.3 目錄目錄.4 開發(fā)板用戶手冊內(nèi)容介紹開發(fā)板用戶手冊內(nèi)容介紹.6 chapter 1 主要器件及特性主要器件及特性.7 主要元器件介紹.7 chapter 2 核心板與底板接口核心板與底板接口9 核心板用戶 io 連接器9 底板用戶 io 連接器11 底板用戶 io .12 chapter 3 高速同步高速同步 sdram 14 chapter 4 大容量，快速大容量，快速 flash.16 chapter 5 高速異步高速異步 sram .18 chapter 6 fpga 配置方案配置方案.21 jtag 接口21 as 接口 21 chapter 7 時鐘分配時鐘分配22 chapter 8 復位電路復位電路23 chapter 9 led 數(shù)碼管數(shù)碼管24 chapter 10 系統(tǒng)電源接口系統(tǒng)電源接口25 chapter 11usb 2.0 接口接口 .26 chapter 12 320aic23 音頻編碼芯片音頻編碼芯片.33 fpga 管腳映射.33 該芯片主要有如下特性: .33 tlv320aic23 的使用.34 1控制接口.34 2控制寄存器的使用.35 chapter 13 撥碼開關(guān)按鍵開關(guān)撥碼開關(guān)按鍵開關(guān).36 撥碼開關(guān).36 按鍵開關(guān).36 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶手冊用戶手冊 -4- chapter 14 七段數(shù)碼管七段數(shù)碼管38 chapter 15 ps/2 鼠標（鍵盤）接口鼠標（鍵盤）接口 .41 鍵盤.41 鼠標.42 chapter 16 rs-232 串口串口.45 串行通信標準.45 接收機設(shè)計.46 發(fā)送機設(shè)計.46 chapter17 字符型液晶顯示器字符型液晶顯示器.49 介紹.49 fpga 控制原理.51 chapter 18 蜂鳴器與紅外線接口蜂鳴器與紅外線接口53 chapter 19 sd 卡接口卡接口.54 附錄附錄 a：原理圖：原理圖.55 附錄附錄 b, 主要元件的相關(guān)材料主要元件的相關(guān)材料.55 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶手冊用戶手冊 -5- 開發(fā)板用戶手冊內(nèi)容介紹開發(fā)板用戶手冊內(nèi)容介紹 chapter 1,“主要器件及特性” chapter 2，“核心板與底板接口” 核心板部分核心板部分 chapter 3，“高速同步 sdram” chapter 4，“大容量快速 flash” chapter 5， “高速異步 sram” chapter 6，“fpga 配置方案” chapter 7，“時鐘分配” chapter 8，“復位電路” chapter 9，“l(fā)ed 數(shù)碼管” chapter 10， “系統(tǒng)電源接口” 基礎(chǔ)底板部分基礎(chǔ)底板部分 chapter 11,“usb 2.0 接口” chapter 12,“320aic23 音頻編碼芯片” chapter 13,“撥碼開關(guān)按鍵開關(guān)” chapter 14,“七段數(shù)碼管” chapter 15， “ps/2 鼠標（鍵盤）接口” chapter 16， “rs232 串口” chapter 17， “字符型液晶顯示器” chapter 18,“蜂鳴器與紅外線接口” chapter 19， “sd 卡接口” 附錄 a,“電路板原理圖” 附錄 b,“主要元件的相關(guān)材料” 注 1 核心板分為三種版本： （1 1）xc3s700a4f484c+mt48lc4m16a+28f640j3xc3s700a4f484c+mt48lc4m16a+28f640j3 （2 2）xc3s700an4f484c+mt48lc4m16a+28f640j3xc3s700an4f484c+mt48lc4m16a+28f640j3 （3 3）xc3s1400a4f484c+mt48lc16m16a+28f128j3xc3s1400a4f484c+mt48lc16m16a+28f128j3 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶手冊用戶手冊 -6- chapter 1主要器件及特性主要器件及特性 本部分中描述了 red cycloneiii 代 xilinx 開發(fā)板的設(shè)計原理和使用方法，作為開發(fā) 板的配套材料。 主要元器件介紹 70/140 萬門萬門 xilinx spartan3aan 系列系列 fpga 采用 bga484 表貼封裝 spartan 3an 家族信息 spartan 3a 家族信息 支持最大單片支持最大單片 16mb x 16bit 高速高速 sdarm 最高 166mhz 讀寫速度； 128/64mbyte 快速快速 flash 支持最大單片 128m8bit 讀寫速度為 90ns； v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶手冊用戶手冊 -7- 靈活的頁面方式，可以用來存儲 fpga 配置文件或者操作系統(tǒng)鏡像文件； usb2.0 高速數(shù)據(jù)接口高速數(shù)據(jù)接口 采用了應(yīng)用廣泛，性能穩(wěn)定的 cypress 公司 cy68013 芯片實現(xiàn)了 usb 接口的擴 展，能夠與計算機之間實現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)傳遞； 9 針針 rs232 串口串口 實現(xiàn)與計算機的數(shù)據(jù)通訊； 輔助調(diào)試，結(jié)果輸出； ps/2 鼠標，鍵盤接口鼠標，鍵盤接口 標準的鼠標、鍵盤接口，支持 3.3v 和 5v 設(shè)備，可以用來驗證 ps/2 的接口協(xié)議， 實現(xiàn)一個 io 設(shè)備擴展； 512k byte 高速，異步高速，異步 sram 一片 256k 16bit 的（issi25616vl）sram，獨立的字節(jié)使能信號 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶手冊用戶手冊 -8- chapter 2 核心板與底板接口核心板與底板接口 核心板與底板接口采用兩個 2mm 間距 40x2 用戶 io 連接器連接。下面就詳細介紹 連接器上 fpga 對應(yīng)的管腳。 核心板用戶 io 連接器 信號名稱fpga 管腳信號名稱fpga 管腳信號名稱fpga 管腳 用戶普通 io egpio0e17egpio40b8egpio80w22 egpio1d18egpio41c8egpio81v22 egpio2d19egpio42a7egpio82y22 egpio3c19egpio43a6egpio83w21 egpio4b20egpio44d7egpio84ab21 egpio5a20egpio45c7egpio85aa21 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶手冊用戶手冊 -9- egpio6e15egpio46b6egpio86ab19 egpio7f15egpio47a5egpio87aa19 egpio8c18egpio48c6egpio88ab17 egpio9a18egpio49d6egpio89ab18 egpio10b19egpio50e9egpio90aa15 egpio11a19egpio51d8egpio91ab15 egpio12d17egpio52a4egpio92ab13 egpio13c17egpio53b4egpio93aa14 egpio14d16egpio54c5egpio94y5 egpio15c16egpio55d5egpio95y6 egpio16c14egpio56a3egpio96aa10 egpio17e14egpio57b3egpio97ab10 egpio18b17egpio58e7egpio98aa8 egpio19a17egpio59f8egpio99ab8 egpio20d15egpio60y15egpio100ab7 egpio21c15egpio61v17egpio101ab6 egpio22a16egpio62y14egpio102aa6 egpio23a15egpio63w15egpio103ab5 egpio24b15egpio64y13egpio104ab4 egpio25a14egpio65v14egpio105aa4 egpio26f13egpio66y12egpio106ab3 egpio27e13egpio67w13egpio107aa3 egpio28d13egpio68v16egpio108ab2 egpio29c13egpio69w16egpio109y2 egpio30b13egpio70y10egpio110w1 egpio31a13egpio71v11egpio111w2 egpio32a10egpio72y8egpio112u1 egpio33c10egpio73w7egpio113v1 egpio34a9egpio74y7egpio114t1 egpio35a8egpio75w8egpio115u2 egpio36d10egpio76t22egpio116r2 egpio37e10egpio77w9egpio117r1 egpio38b9egpio78u22egpio118p2 egpio39c9egpio79u21egpio119p1 時鐘 io clk_in1pc12clk_in2pv12clk_in3paa12 clk_in1ne12clk_in2nu12clk_in3nab12 clk_out1pf7clk_out2pab16clk_out3pb11 clk_out1ne6clk_out2ny16clk_out3nc11 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶手冊用戶手冊 -10- 底板用戶 io 連接器 原理圖 底板用戶 io 管腳映射 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶手冊用戶手冊 -11- 核心板信號底板信號核心板信號底板信號核心板信號底板信號 用戶普通 io egpio0egpio31egpio40usb_faddr1egpio80lcd6 egpio1egpio30egpio41usb_faddr0egpio81lcd5 egpio2egpio28egpio42usb_flagdegpio82lcd4 egpio3egpio29egpio43usb_pktendegpio83lcd3 egpio4egpio27egpio44ud9egpio84lcd2 egpio5egpio26egpio45ud8egpio85lcd1 egpio6egpio25egpio46ud11egpio86lcd0 egpio7egpio24egpio47ud10egpio87lcd_e egpio8egpio22egpio48ud13egpio88lcd_rw egpio9egpio23egpio49ud12egpio89lcd_rs egpio10egpio21egpio50ud15egpio90pb4 egpio11egpio20egpio51ud14egpio91pb5 egpio12egpio19egpio52usb_slwr#egpio92pb6 egpio13egpio18egpio53usb_slrd#egpio93pb7 egpio14egpio17egpio54ud0egpio94pb0 egpio15egpio16egpio55ud1egpio95pb1 egpio16egpio15egpio56ud2egpio96pb2 egpio17egpio14egpio57ud3egpio97pb3 egpio18egpio12egpio58sys_rst#egpio98led_an3 egpio19egpio13egpio59ud4egpio99led1s1 egpio20egpio10egpio60ud6egpio100led1s5 egpio21egpio11egpio61ud5egpio101led1s0 egpio22egpio8egpio62aic_lrcoutegpio102led_an0 egpio23egpio9egpio63aic_doutegpio103led1s4 egpio24egpio7egpio64aic_dinegpio104led1s3 egpio25egpio6egpio65aic_lrcinegpio105led_an1 egpio26egpio5egpio66aic_csegpio106led1s7 egpio27egpio4egpio67aic_bclkegpio107led_an2 egpio28egpio3egpio68aic_modeegpio108led1s6 egpio29egpio2egpio69aic_sdinegpio109led1s2 egpio30egpio1egpio70aic_aclkegpio110sw0 egpio31egpio0egpio71ps2_msclkegpio111sw1 egpio32ud7egpio72ps2_msdataegpio112sw2 egpio33usb_flaga#egpio73ps2_kbdataegpio113sw3 egpio34usb_flagb#egpio74ps2_kbclkegpio114sw4 egpio35usb_flagc#egpio75uart_txegpio115sw5 egpio36usb_int0#egpio76uart_tx_extegpio116sw6 egpio37usb_int1#egpio77uart_rx_extegpio117sw7 egpio38usb_sloeegpio78uart_rxegpio118ir_data v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶手冊用戶手冊 -12- egpio39usb_wu2egpio79lcd7egpio119 懸空 時鐘 io clk_in1pclk_in1pclk_in2p 懸空 clk_in3pusb_clkout clk_in1nclk_in1nclk_in2n 懸空 clk_in3nclk_ext3 clk_out1pclk_out1pclk_out2p 懸空 clk_out3psp clk_out1nclk_out1nclk_out2nusb_ifclkclk_out3n 懸空 chapter 3 高速同步高速同步sdram 原理圖 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶手冊用戶手冊 -13- 管腳映射 信號名稱fpga 管 腳 信號名稱fpga 管 腳 地址信號數(shù)據(jù)信號 sdram_a0pin_ f1sdram_dq0pin_ e4 sdram_a1pin_ f2sdram_dq1pin_ f4 sdram_a2pin_ g1sdram_dq2pin_ f3 sdram_a3pin_ h1sdram_dq3pin_ g4 sdram_a4pin_ h2sdram_dq4pin_ g3 sdram_a5pin_ j1sdram_dq5pin_ h3 sdram_a6pin_ k1sdram_dq6pin_ h5 sdram_a7pin_ k2sdram_dq7pin_ g6 sdram_a8pin_ l1sdram_dq8pin_ l3 sdram_a9pin_ m2sdram_dq9pin_ m4 sdram_a10pin_ e3sdram_dq10pin_ m3 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶手冊用戶手冊 -14- sdram_a11pin_ m1sdram_dq11pin_ n3 sdram_a12pin_ n1sdram_dq12pin_ n4 sdram_dq13pin_ p3 sdram_dq14pin_ r4 注：sa12只有使用 mt48lc16m16 時有用 sdram_dq15pin_ r3 控制信號控制信號 信號名稱fpga 管腳 sdram_dqm0pin_ d3 sdram_dqm1pin_ k3 sdram_ras#pin_ b1 sdram_we#pin_ c1 sdram_ba0pin_ d2 sdram_ba1pin_ e1 sdram_ce#pin_ d1 sdram_ckepin_ h4 sdram_clkpin_ j3 sdram_cas#pin_ c2 xc3s700a/an 使用的是 48lc4m16a2p xc3s1400a 使用的是 48lc16m16a2p v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶手冊用戶手冊 -15- chapter 4大容量，快速大容量，快速flash flash電路原路圖 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶手冊用戶手冊 -16- 管腳映射 信號名稱fpga 管腳信號名稱fpga 管腳信號名稱fpga 管腳 地址信號ea17pin_ h20控制信號 ea0pin_t17ea18pin_ f22flash_ce#pin_ w20 ea1pin_t18ea19pin_ f21flash_oe#pin_ w19 ea2pin_r19ea20pin_ c22flash_rw#pin_ aa22 ea3pin_p18ea21pin_ c21 ea4pin_n22ea22pin_ b22 ea5pin_n21ea23pin_ b21 ea6pin_n20ea24pin_ g18 ea7pin_n19數(shù)據(jù)信號 ea8pin_n18ed0pin_ab20ed9pin_p22 ea9pin_n17ed1pin_y17ed10pin_p20 ea10pin_k22ed2pin_aa17ed11pin_l22 ea11pin_j22ed3pin_u13ed12pin_m22 ea12pin_j21ed4pin_ab11ed13pin_k18 ea13pin_j20ed5pin_y11ed14pin_k17 ea14pin_h22ed6pin_ab9ed15pin_g20 ea15pin_g22ed7pin_y9 ea16pin_h21ed8pin_r21 說明 flash 采用的是目前應(yīng)用比較多的 intel 公司的大容量 nor 型 flash 28f128j3, 28f640j3, 28f320j3。最大支持到 32mb x 8bit。其中，ea24 是為了擴展 32m8bit，ea23 是為了擴展 16m8bit，管腳 ea22 是為了接 8m8bit。 xc3s700a/an 使用的是 28f640j3 xc3s1400a 使用的是 28f128j3 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶手冊用戶手冊 -17- chapter 5 高速異步高速異步sram sram原理圖 管腳映射 地址信號地址信號 sram 信號名稱fpga 對應(yīng)管腳號 ea0pin_t17 ea1pin_t18 ea2pin_r19 ea3pin_p18 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶手冊用戶手冊 -18- ea4pin_n22 ea5pin_n21 ea6pin_n20 ea7pin_n19 ea8pin_n18 ea9pin_n17 ea10pin_k22 ea11pin_j22 ea12pin_j21 ea13pin_j20 ea14pin_h22 ea15pin_g22 ea16pin_h21 ea17pin_h20 ea18pin_f22 ea19pin_f21 ea20pin_c22 ea21pin_c21 ea22pin_b22 ea23pin_b21 ea24pin_g18 數(shù)據(jù)信號數(shù)據(jù)信號 sram 信號名稱fpga 對應(yīng)管腳 ed0pin_t3 ed1pin_u1 ed2pin_u2 ed3pin_u3 ed4pin_v1 ed5pin_v2 ed6pin_w1 ed7pin_w2 ed8pin_r21 ed9pin_p22 ed10pin_p20 ed11pin_l22 ed12pin_m22 ed13pin_k18 ed14pin_k17 ed15pin_g20 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶手冊用戶手冊 -19- 控制信號控制信號 sram 信號名稱fpga 對應(yīng)管腳號 sram_cepin_t19 sram_oepin_r22 sram_wepin_r20 chapter 6 fpga配置方案配置方案 spartan3a 系列芯片支持多種配置模式，開發(fā)板中采用 xcf、nor flash 和內(nèi)部 spi flash 配置 方式，分別是 master serial、master bpi、internal master spi（配置內(nèi)部 flash 為 700an 專用） 。 （1）將 sw2 撥碼開關(guān)調(diào)至 m0,m1,m2=000 為 master serial 模式，固件程序會下載到 xcf 系列外 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶手冊用戶手冊 -20- 部 flash 中 （2）將 sw2 撥碼開關(guān)調(diào)至 m0,m1,m2=010 為 master bpi 模式，固件程序會下載到 intel 系列 js28f640/128 等外部 nor flash 中 （3）將 sw2 撥碼開關(guān)調(diào)至 m0,m1,m2=110 為 internal master spi 模式，固件程序會下載到 fpga 內(nèi)部 flash 中（注意：只有 an 系列支持該模式，如本板卡以 xc3s700an 為主芯片的就可以支持） 注：sw2 撥到上端即標注 on 端為 0，向下為 1。 具體操作請看我們的 xilinx 下載視頻教程或?qū)嶒炛笇謨缘南螺d部分。 chapter 7 時鐘分配時鐘分配 原理圖 管腳映射 時鐘源fpga 對應(yīng)管腳 50000mhzpin_a11 sma 時鐘座輸入pin_a12 sma 時鐘座輸出pin_b2 時鐘使用 fpga 專用時鐘接口，板上 fpga 包括一個 50mhz 主時鐘輸入，一個 sma 時鐘輸入座。一個 sma 時鐘輸出座。 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶手冊用戶手冊 -21- chapter 8 復位電路復位電路 采用 imp811 可以產(chǎn)生穩(wěn)定的低電平復位信號 復位電路原理圖 管腳映射 信號名稱fpga 對應(yīng)管腳號 sys_rst#pin_r18 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶手冊用戶手冊 -22- chapter 9 led數(shù)碼管數(shù)碼管 開發(fā)板包括8位led數(shù)碼管，均勻分布在fpga上方 原理圖 管腳映射 信號名稱fpga 對應(yīng)管腳號信號名稱fpga 對應(yīng)管腳號 ledg0（右）pin_l20ledg4pin_k19 ledg1pin_l21ledg5pin_k20 ledg2pin_m20ledg6pin_d20 ledg3pin_m18ledg7（左）pin_l18 需要輸入高電平才能點亮 led。 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶手冊用戶手冊 -23- chapter 10 系統(tǒng)電源接口系統(tǒng)電源接口 電源接口原理圖 板卡工作可以有三種供電模式 1.核心板插在底板由底板供電。2.核心板通過 jp1 電源接口單獨供電。3.usb 接口單獨為核心板 供電（如圖電源接口原理圖，psw1 為是否用 usb 供電的開關(guān)）核心板提供 5v 轉(zhuǎn) 3.3v、1.2v。 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶手冊用戶手冊 -24- chapter 11 usb 2.0接口接口 如果購買的整套開發(fā)板（即核心板加底板） ，那么你將有兩個 usb 接口可以使用！芯片 選擇上采用兩片 cypress 公司 cy7c68013 芯片，兩個芯片只是封裝上的不同，其余 使用上都基本一致，核心板 usb 接口原理圖如圖一，fpga 管腳映射見其下表一。底 板 usb 接口原理圖如圖二，fpga 管腳映射見其下表二。 核心板 usb 接口 圖一 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶手冊用戶手冊 -25- fpga管腳映射 表一 數(shù)據(jù)信號數(shù)據(jù)信號 信號名稱fpga 對應(yīng)管腳號cy7c18013 管腳名稱fpga 對應(yīng)管腳號 ud0pin_u19usb_clkoutpin_ w12 ud1pin_l19usb_ifclkpin_ e22 ud2pin_t20usb_int0#pin_ u11 ud3pin_u20usb_int1#pin_ m5 ud4pin_v19usb_sloepin_ p5 ud5pin_v20usb_wu2pin_ r5 ud6pin_y1usb_faddr0pin_ t4 ud7pin_aa1usb_faddr1pin_ v4 ud8pin_w6usb_pktendpin_ t5 ud9pin_w3usb_flagdpin_ u5 ud10pin_u4usb_flagc#pin_ v10 ud11pin_u3usb_flagb#pin_ w17 ud12pin_v3usb_flaga#pin_ v15 ud13pin_w18usb_slwr#pin_ g19 ud14pin_t3usb_slrd#pin_ d22 ud15pin_y18usb_reset#pin_f18 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶手冊用戶手冊 -26- usb底板接口 圖二 fpga管腳映射 表二 數(shù)據(jù)信號數(shù)據(jù)信號 信號名稱fpga 對應(yīng)管腳號cy7c18013 管腳名稱fpga 對應(yīng)管腳號 ud0pin_c5usb_clkoutpin_aa12 ud1pin_d5usb_ifclkpin_y16 ud2pin_a3usb_int0#pin_d10 ud3pin_b3usb_int1#pin_e10 ud4pin_f8usb_sloepin_b9 ud5pin_v17usb_wu2pin_c9 ud6pin_y15usb_faddr0pin_c8 ud7pin_a10usb_faddr1pin_b8 ud8pin_c7usb_pktendpin_a6 ud9pin_d7usb_flagdpin_a7 ud10pin_a5usb_flagc#pin_a8 ud11pin_b6usb_flagb#pin_a9 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶手冊用戶手冊 -27- ud12pin_d6usb_flaga#pin_c10 ud13pin_c6usb_slwr#pin_a4 ud14pin_d8usb_slrd#pin_b4 ud15pin_e9 芯片介紹 cypress semiconductor 公司的 ezusb fx2 是世界上第一款集成 usb2.0 的微處 理器，它集成了 usb2.0 收發(fā)器、sie（串行接口引擎）、增強的 8051 微控制器和可編 程的外圍接口。fx2 這種獨創(chuàng)性結(jié)構(gòu)可使數(shù)據(jù)傳輸率達到 56mbytes/s，即 usb2.0 允許 的最大帶寬。在 fx2 中，智能 sie 可以硬件處理許多 usb1.1 和 usb2.0 協(xié)議，從而減 少了開發(fā)時間和確保了 usb 的兼容性。gpif（general programmable interface）和 主/從端點 fifo（8 位或 16 位數(shù)據(jù)總線）為 ata、utopia、epp、pcmcia 和 dsp 等提供 了簡單和無縫連接接口。 cy7c68013 集成了以下特性： usb2.0 收發(fā)器、sie（串行接口引擎）和增強性 8051 微處理器； 軟件運行：8051 程序從內(nèi)部 ram 開始運行，可以借助下列幾種方式進行程序裝載： （1） 通過 usb 下載； （2） 從 eeprom 中裝載； （3） 通過外部存儲器設(shè)備。 四個可編程 bulk/interrupt/isochronous 端點； 可選雙、三和四緩沖 8 位或 16 位外部數(shù)據(jù)接口 通用可編程接口（gpif） （1） 可以直接連接到并口，8 位和 16 位； （2） 可編程波形描述符和配置寄存器； （3） 支持多個 ready 輸入和 control 輸出。 集成標準 8051 內(nèi)核，且具有下列增強特性： （1） 可以達到 48mhz 時鐘； （2） 每條指令占四個時鐘周期； v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶手冊用戶手冊 -28- （3） 兩個 usarts； （4） 三個定時/計數(shù)器； （5） 擴展的中斷系統(tǒng)； （6） 兩個數(shù)據(jù)指針。 3.3v 電源系統(tǒng)； 智能串行引擎（sie）； 矢量 usb 中斷； 獨立的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)供 setup 和 data 包控制傳輸； 集成 i2c 控制器，運行速度可達 100 或 400khz； 四個 fifo，可與 asic 和 dsp 等無縫連接； 專門的 fifo 和 gpif 自動矢量中斷； 可用于 dsl modems、ata 接口、相機、home pna、wlan、mp3 播放器、網(wǎng)絡(luò)等。 usbusb 啟動方式和枚舉啟動方式和枚舉 上電時，內(nèi)部邏輯會檢查連接到 i2c 總線上的 eeprom 中的第一個字節(jié)（0xc0 或 0xc2）。如果是 0xc0，就會使用 eeprom 中的 vid/pid/did 來替代內(nèi)部存儲值；如果是 0xc2，內(nèi)部邏輯就會把 eeprom 中的內(nèi)容裝入到內(nèi)部 ram 中；如果沒有檢查到 eeprom，fx2 就會使用內(nèi)部存儲的描述符來枚舉。fx2 缺省的 vid/pid/did 是 0x04b4/ 0x8613/ 0xxxyy。 當首次插入 usb 時，fx2 通過 usb 電纜會自動枚舉且下載固件和 usb 描述符表；接 下來，fx2 再次枚舉，這次主要通過下載的信息來定義設(shè)備。這兩個步驟就叫做重枚舉， 當設(shè)備插入時它們就立即執(zhí)行。 程序程序/ /數(shù)據(jù)存儲器數(shù)據(jù)存儲器 內(nèi)部數(shù)據(jù) ram 如圖所示，fx2 的內(nèi)部數(shù)據(jù) ram 被分成三個不同的區(qū)域：低（low）128、高 （upper）128 和特殊功能寄存器（sfr）空間。低 128 和高 128 是通用 ram，sfr 包括 fx2 控制和狀態(tài)寄存器。 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶手冊用戶手冊 -29- 外部程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器 fx2 有 8k 片上 ram，位于 0x00000x1fff；512 字節(jié) scratch ram，位于 0xe0000xe1ff。盡管 scratch ram 從物理上來說位于片內(nèi)，但是通過固件可以把它 作為外部 ram 一樣來尋址。fx2 保留 7.5k（0xe2000xffff）數(shù)據(jù)地址空間作為控制/ 狀態(tài)寄存器和端點緩沖器。 注意：只有數(shù)據(jù)內(nèi)存空間保留，而程序內(nèi)存（0xe0000xffff）并不保留。 端點緩沖區(qū)端點緩沖區(qū) fx2 包含 3 個 64 字節(jié)端點緩沖區(qū)和 4k 可配置成不同方式的緩沖，其中 3 個 64 字 節(jié)的緩沖區(qū)為 ep0、ep1in 和 ep1out。ep0 作為控制端點用，它是一個雙向端點，既可 為 in 也可為 out。當需要控制傳輸數(shù)據(jù)時，fx2 固件讀寫 ep0 緩沖區(qū)，但是 8 個 setup 字節(jié)數(shù)據(jù)不會出現(xiàn)在這 64 字節(jié) ep0 端點緩沖區(qū)中。ep1in 和 ep1out 使用獨立的 64 字 節(jié)緩沖區(qū)，fx2 固件可配置這些端點為 bulk、interrupt 或 isochronous 傳輸方式，這 兩個端點和 ep0 一樣只能被固件訪問。這一點與大端點緩沖區(qū) ep2、ep4、ep6 和 ep8 不同，這四個端點緩沖區(qū)主要用來和片上或片外進行高帶寬數(shù)據(jù)傳輸而無需固件的參 與。ep2、ep4、ep6 和 ep8 是高帶寬、大緩沖區(qū)。它們可被配置成不同的方式來適應(yīng)帶 寬的需求。 外部外部 fifofifo 接口接口 ep2、ep4、ep6 和 ep8 大端點緩沖區(qū)主要用來進行高速（480mbits/s）數(shù)據(jù)傳輸， 可以通過 fifo 數(shù)據(jù)接口與外部 asic 和 dsp 等處理器無縫連接來實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸。 它具有通用接口：slave（從）fifo（外部主）或 gpif（內(nèi)部主）、同步或異步時鐘、 內(nèi)部或外部時鐘等。圖 3、圖 4 分別為 fx2 fifo 處在“slave fifo”模式和“gpif master”模式。 中斷資源中斷資源 fx2 的中斷結(jié)構(gòu)是在一個標準 8051 單片機的基礎(chǔ)上增強和擴展了部分中斷資源， 中斷資源如表 1 所示： 表表 1 1 fx2fx2 中斷中斷 fx2 中斷中斷來源中斷向量優(yōu)先級 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶手冊用戶手冊 -30- ie0int0 pin0x00031 tf0timer0 overflow0x000b2 ie1int1 pin0x00133 tf1timer1 overflow0x001b4 ri_0 .通過軟件控制能與ti的mcbsp相兼容; .音頻數(shù)據(jù)可以通過與ti mcbsp相兼容的可 編程音頻接口輸人輸出; .內(nèi)部集成了駐極體話筒的偏置電壓和緩沖 器; .帶有立體聲線路輸人; .具有模數(shù)轉(zhuǎn)換器的多種輸人(立體聲線路輸 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶手冊用戶手冊 -32- 入和麥克風輸人); .具有立體聲線路輸出; .內(nèi)含靜音功能的模擬音量控制功能; .帶有高效率線性耳機放大器; .在總的軟件控制下，電源可彈性管理; .采用工業(yè)級最小封裝; .適合于可移動固態(tài)音頻播放器錄音器。 tlv320aic23 的使用 1控制接口控制接口 tlv320aic23有許多可編程特性。可通過控制接日來編輯該器件的控制寄存器，而 且能夠編譯spl,12c兩種規(guī)格的接口見表1)。該器件的模式終端狀態(tài)決定了控制接口 的形式。這個模式管腳必須連接到需要的電平。 2控制寄存器的使用控制寄存器的使用 tlv320aic23用表2所列的寄存器來控制芯片的工作模式。設(shè)計時，可以通過數(shù)據(jù)的 串行傳輸來控制tlv320aic23。這串數(shù)據(jù)的前半部分用于控制寄存器的地址，接下來的 部分對應(yīng)于該寄存器所要寫入的值。對于這種串行傳輸?shù)目刂茢?shù)據(jù)，可以分為兩個 8bit進行處理 spi和pc接口控制 mode接口 0i2c 1spi v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶手冊用戶手冊 -33- 寄存器控制模式 地址寄存器 0000000 左輸入聲道音量控制 0000001 右輸入聲道音量控制 0000010 耳機左入聲道音量控制 0000011 耳機右入聲道音量控制 0000100 模擬音頻路徑控制 0000101 數(shù)字音頻路徑控制 0000110 電源控制 0000111 數(shù)字音頻接口格式 0001000 采樣率控制 0001001 數(shù)字接口激活 0001111 復位寄存器 具體使用方法請參考芯片手冊 chapter 13撥碼開關(guān)按鍵開關(guān)撥碼開關(guān)按鍵開關(guān) 撥碼開關(guān) 開發(fā)板上有 8 位撥碼開關(guān), 如下圖所示。 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶手冊用戶手冊 -34- 撥碼開關(guān)、按鍵開關(guān)原理圖 開關(guān)位于開發(fā)板的左下部。 撥碼開關(guān)名稱為 sw0-sw7. 左側(cè)的是 sw0，右側(cè)的是 sw7。如下表所示連接到 fpga 相應(yīng)有戶自定義管腳。 撥碼開關(guān)管腳映射 信號名稱fpga pin信號名稱fpga pin sw0（左）pin_w1sw4pin_t1 sw1pin_w2sw5pin_u2 sw2pin_u1sw6pin_r2 sw3pin_v1sw7（右）pin_r1 當撥碼當開關(guān)撥到 on（開）時，sw 信號為低電平. 4.7k 用來做上拉。 按鍵開關(guān)管腳映射 信號名稱fpga pin信號名稱fpga pin pb0（左下）pin_y5pb 4pin_aa15 pb 1pin_y6pb 5pin_ab15 pb 2pin_aa10pb 6pin_ab13 pb 3pin_ab10pb 7（右上）pin_aa14 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶手冊用戶手冊 -35- chapter 14 七段數(shù)碼管七段數(shù)碼管 7 段數(shù)碼顯示器與 fpga 用戶自定義 i/o 相連,由下圖所示. 所有顯示管公用一組數(shù) 據(jù)線，但是每個數(shù)碼管有獨立的使能端. fpga 的管腳映射見下表.當使能端為低電平時 可以點亮相應(yīng)的數(shù)碼管. 以下圖為例：最左邊的數(shù)碼管顯示“2”，左側(cè)的藍色數(shù)字為 數(shù)據(jù)輸輸入值使能端 an0 為低電平。不同的 a 到 g 的數(shù)據(jù)組合可以顯示不同的數(shù)字， v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶手冊用戶手冊 -36- 比如若 a 信號是高電平則相應(yīng)的 a 管點亮，使能端為高電平是可以關(guān)閉數(shù)碼管.電路原 理圖見下圖。 七段數(shù)碼顯示器原理圖： 由于加上了三極管，所以當 led_s0 輸入高電平時三極管導通，發(fā)射極為低電平， 點亮相應(yīng)的數(shù)碼管。 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶手冊用戶手冊 -37- 七段數(shù)碼顯示器電路原理圖 (使能端高電平點亮) 管腳映射 信號名稱fpga pin信號名稱fpga pin信號名稱fpga pin 數(shù)據(jù)線使能端 led1s0pin_ab6led1s4pin_ab5led_an0pin_aa6 led1s1pin_ab8led1s5pin_ab7led_an1pin_aa4 led1s2pin_y2led1s6pin_ab2led_an2pin_aa3 led1s3pin_ab4led1s7pin_ab3led_an3pin_aa8 七段數(shù)碼管譯碼器真值表 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶手冊用戶手冊 -38- 因為顯示器的 4 位數(shù)據(jù)端是公用的，所以若要顯示 4 位不同的數(shù)字就要用時序電路 控制，在每個周期只點亮一個數(shù)碼管，用 100khz 左右的時鐘就可以利用人眼的視覺暫 留效應(yīng)，看起來就像 4 位數(shù)碼管同時點亮一樣。這樣顯示得好處是節(jié)省了 20 多個 i/o 資源。如圖 2-3 所示 掃描顯示四位數(shù)字 v3-rc3-3s700a/700an/1400a 用戶手冊用戶手冊 -39- chapter 15 ps/2 鼠標（鍵盤）接口鼠標（鍵盤）接口 開發(fā)板的鼠標/鍵盤接口采用標準的 6-針 mini-din 接口, 電路原理圖見下圖，接 口信號定義圖見下圖，只有 1 管腳與 5 管腳連接到 fpga 的用戶自定義管腳上。如下表 為鍵盤鼠標信號線與 fpga 的的管腳映射圖。 ps/2 電路原理圖 現(xiàn)在一般用 3.3v 的鍵盤鼠標，也有一些 5v 的鼠標鍵盤已經(jīng)不常見了。 ps/2 din 物理接口 ps/2 鍵盤鼠標信號線與 fpga 的的管腳映射圖 信號名稱 fpga pin ps2_kbclk pin_y7 ps2_kbdata pin_ w7 ps2_msclk pin_v11 ps2_msdata pin_y8 pc 的鼠標鍵盤都使用 2 個信號線與逐句進行通信, 開發(fā)板也是這樣. ps/2 總線包 括時鐘和數(shù)據(jù)線，數(shù)據(jù)線都使用 11-bit 的串行信號包括：起始位、8 個數(shù)據(jù)位、奇偶 校驗位、結(jié)束位. 但是鍵盤和鼠標所發(fā)送的數(shù)據(jù)包是不一樣的. 時序圖見下表 and 下 圖 。 只有當有數(shù)據(jù)傳輸時總線上才有信號,