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EDA/SOPC系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)用

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使

用

手nrL冊(cè)北京百科融創(chuàng)教學(xué)儀器設(shè)備有限公司TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第一章綜述 3\o"CurrentDocument"第二章系統(tǒng)模塊 7\o"CurrentDocument"2.1系統(tǒng)組成 7\o"CurrentDocument"2.2模塊介紹 9\o"CurrentDocument"2.3使用注意事項(xiàng)： 35\o"CurrentDocument"2.4SOPC-NIOSIIEDA/SOPC系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)說(shuō)明 36第一章綜述SOPC-NIOSIIEDA/SOPC實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)是根據(jù)現(xiàn)代電子發(fā)展的方向，集EDA和SOPC系統(tǒng)開(kāi)發(fā)為一體的綜合性實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，除了滿(mǎn)足高校專(zhuān)、本科生和研究生的SOPC教學(xué)實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)之外，也是電子設(shè)計(jì)和電子項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的理想工具。整個(gè)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)由核心板SOPC-NiosII-EP2C35、系統(tǒng)板和擴(kuò)展板構(gòu)成，根據(jù)用戶(hù)不同的需求配置成不同的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。SOPC-NiosII-EP2C35開(kāi)發(fā)板為基于AlteraCycloneII器件的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)提供了一個(gè)很好的硬件平臺(tái)，它可以為開(kāi)發(fā)人員提供以下資源：擁有33216個(gè)邏輯單元和483840bits片上存儲(chǔ)單元CycloneIIEP2C35F672C8FPGA16Mbits的EPCS16配置芯片1MbytesSRAM32MbytesSDRAM8MbytesNORFlashROM64MbytesNANDFlashROMRS-232DB9串行接口USB2.0設(shè)備接口10BASE-TJ45接口多路音頻CODEC接口4個(gè)用戶(hù)自定義按鍵4個(gè)用戶(hù)自定義LED1個(gè)七段碼LED標(biāo)準(zhǔn)AS編程接口和JTAG調(diào)試接口50MHz高精度時(shí)鐘源兩個(gè)高密度擴(kuò)展接口（可與配套實(shí)驗(yàn)箱連接）兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)2.54mm擴(kuò)展接口，供用戶(hù)自由擴(kuò)展系統(tǒng)上電復(fù)位電路口支持+5V直接輸入，板上電源管理模塊SOpC-NiosII-EP2C35開(kāi)發(fā)板是在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期用戶(hù)需求考察后，結(jié)合目前市面上以及實(shí)際應(yīng)用需要，同時(shí)兼顧入門(mén)學(xué)生以及資深開(kāi)發(fā)工程師的應(yīng)用需求而研發(fā)的。就資源而言，它已經(jīng)可以組成一個(gè)高性能的嵌入式系統(tǒng)，可以運(yùn)行目前流行的RTOS，如uC/OS、uClinux等。系統(tǒng)主芯片采用672引腳、BGA封裝的EP2C35FPGA，它擁有33216個(gè)LE,105個(gè)M4K片上RAM（共計(jì)483840bits），35個(gè)18X18硬件乘法器、4個(gè)高性能PLL以及多達(dá)475個(gè)用戶(hù)自定義IO。板上提供了大容量的SRAM、SDRAM和FlashROM等以及常用的RS-232、USB2.0、RJ45接口和標(biāo)準(zhǔn)音頻接口等，除去板上已經(jīng)固定連接的IO,還有多達(dá)260個(gè)IO通過(guò)不同的接插件引出，供用戶(hù)使用。所以，不管從性能上而言，還是從系統(tǒng)靈活性上而言，無(wú)論您是初學(xué)者，還是資深硬件工程師，它都會(huì)成為您的好幫手。50MHz高精度時(shí)鐘■ ■ 32MbytesSDRAM高效電源管理iVccD-TTI VccIO3JTM調(diào)趙口8Mbytes

NORFlashROM産編程接口Cy匚50MHz高精度時(shí)鐘■ ■ 32MbytesSDRAM高效電源管理iVccD-TTI VccIO3JTM調(diào)趙口8Mbytes

NORFlashROM産編程接口Cy匚loneIIEP2C35F672C864Mbytes

NANDFlashROM擴(kuò)展接口4用戶(hù)自定義按鍵4用戶(hù)自定史LEDV自定義七段碼管~圖1-110BASE-TRJ45系統(tǒng)功能框圖手動(dòng)復(fù)位■ ?標(biāo)準(zhǔn)音頻CODEC手動(dòng)復(fù)位SOPC-NIOSIIEDA/SOPC實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)平臺(tái)提供了豐富的資源供學(xué)生或開(kāi)發(fā)人員學(xué)習(xí)，資源包括接口通信、控制、存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以及人機(jī)交互顯示等幾大模塊，接口通信模塊包括SPI接口、IIC接口、視頻接口，RS232接口、網(wǎng)絡(luò)接口、USB接口、標(biāo)準(zhǔn)并口、PS2鍵盤(pán)鼠標(biāo)接口、1－Wire接口等；控制模塊包括直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)等；存儲(chǔ)模塊包括CF卡、IDE硬盤(pán)、SD卡等；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊包括串行ADC、DAC、高速并行ADC、DAC以及數(shù)字溫度傳感器等；人機(jī)交互顯示模塊包括8個(gè)按鍵、8個(gè)開(kāi)關(guān)、4X4鍵盤(pán)陣列、640X480圖形點(diǎn)陣LCD、8位動(dòng)態(tài)7段碼管、16X16點(diǎn)陣以及交通燈等；另外片上還提供了一個(gè)簡(jiǎn)易模擬信號(hào)源和多路時(shí)鐘模塊。上述的這些資源模塊既可以滿(mǎn)足初學(xué)者入門(mén)的要求，也可以滿(mǎn)足開(kāi)發(fā)人員進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)的要求。SOPC-NIOSIIEDA/SOPC實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)平臺(tái)提供的資源有

配套開(kāi)發(fā)板為SOPC-NIOSII-EP2C35（核心芯片為EP2C35F672C8）640X480超大圖形點(diǎn)陣液晶屏口RTC,提供系統(tǒng)實(shí)時(shí)時(shí)鐘口1個(gè)直流電機(jī)和傳感器模塊1個(gè)步進(jìn)電機(jī)模塊1個(gè)VGA接口1路視頻輸入和視頻輸出接口1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)串行接口1個(gè)以太網(wǎng)卡接口，利用RTL8019AS芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)包的收發(fā)1個(gè)USB設(shè)備接口，利用PDIUSBD12芯片實(shí)現(xiàn)USB協(xié)議換SD卡接口，可以用來(lái)接SD卡或MMC卡基于SPI或IIC接口的音頻CODEC模塊2個(gè)PS2鍵盤(pán)/鼠標(biāo)接口1個(gè)交通燈模塊CF卡和IDE硬盤(pán)接口串行ADC和串行DAC高速并行8位ADC和DAC觸摸屏控制器IIC接口的EEPROM基于1-Wire接口的數(shù)字溫度傳感器擴(kuò)展接口，供用戶(hù)自由擴(kuò)展1個(gè)紅外收發(fā)模塊1個(gè)數(shù)字時(shí)鐘源，提供24MHz、12MHz、6MHz、1MHz、100KHz、10KHz、1KHz、100Hz、10Hz和1Hz等多個(gè)時(shí)鐘1個(gè)模擬信號(hào)源，提供頻率在80?8KHz、幅度在0?3.3V可口調(diào)的正弦波、方波、三角波和鋸齒波1個(gè)16X16點(diǎn)陣LED顯示模塊1個(gè)4X4鍵盤(pán)輸出陣列8位動(dòng)態(tài)七段碼管LED顯示8個(gè)用戶(hù)自定義LED顯示8個(gè)用戶(hù)自定義開(kāi)關(guān)輸出8個(gè)用戶(hù)自定義按鍵輸出

第二章系統(tǒng)模塊2.1系統(tǒng)組成本節(jié)將重點(diǎn)介紹開(kāi)發(fā)板上所有的組成模塊。圖2-1(a)是整個(gè)開(kāi)發(fā)板的模塊布局圖，表2-1(b)是對(duì)應(yīng)的組成部分及其功能的簡(jiǎn)單描述。圖2-lb)反面

塊布局圖，表2-1(b)是對(duì)應(yīng)的組成部分及其功能的簡(jiǎn)單描述。圖2-lb)反面表2-1系統(tǒng)組成部分及其功能描述序 號(hào)名 稱(chēng)功 能 描 述U1CycloneII主芯片EP2C35F672C8存 儲(chǔ) 單 元U13,U14SRAM兩片組成1Mbytes,即卩256KX32bitsU7SDRAM32MbytesSDRAM(16MX16bits)U15NORFlash8Mbytes線(xiàn)性Flash存儲(chǔ)器U9NANDFlash64Mbytes非線(xiàn)性Flash存儲(chǔ)器U10EPCS1616Mbits主動(dòng)串行配置器件接 口 資 源U11,J7RS-232標(biāo)準(zhǔn)9針串口U10,J8USB高速USB2.0設(shè)備接口U4,J5網(wǎng)絡(luò)接口10BASE-TRJ45以太網(wǎng)接口U2,J1~J4音頻接口高性能音頻CODEC，包括音頻輸入、輸出、MIC輸入以及耳機(jī)輸出等接口JP3?JP6擴(kuò)展接口出了板上固定連接的10引腳，還有多達(dá)260個(gè)用戶(hù)自定義IO口通過(guò)不同的接插件引出，供用戶(hù)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)JP1JTAG調(diào)試接口供用戶(hù)下載FPGA代碼，實(shí)時(shí)調(diào)試NiosIICPU,以及運(yùn)行QuartusII提供的嵌入式邏輯分析儀SignalTapII等JP2AS編程接口待用戶(hù)調(diào)試FPGA成功后，可通過(guò)該接口將FPGA配置代碼下載到配置器件中人 機(jī) 交 互S1?S4自定義按鍵4個(gè)用戶(hù)自定義按鍵，用于簡(jiǎn)單電平輸入，該信號(hào)直接與FPGA的IO相連S5復(fù)位按鍵該按鍵在調(diào)試NiosIICPU時(shí)，可以作為復(fù)位信號(hào)，當(dāng)然也可以由用戶(hù)自定義為其它功能輸入D1?D4自定義LED4個(gè)用戶(hù)自定義LED，用于簡(jiǎn)單狀態(tài)指示，LED均由FPGA的IO直接驅(qū)動(dòng)DS1七段碼LED靜態(tài)七段碼LED，用于簡(jiǎn)單數(shù)字、字符顯示，直接由FPGA的IO驅(qū)動(dòng)時(shí) 鐘 輸 入U(xiǎn)8晶振高精度50MHz時(shí)鐘源，用戶(hù)可以用FPGA內(nèi)部PLL或分頻器來(lái)得到其它頻率的時(shí)鐘電 源J6直流電源輸入直流電源適配器插座，適配器要求為U5，U6電源管理負(fù)責(zé)提供板上所需的3.3V和1.2V電壓2.2模塊介紹面對(duì)板上的各個(gè)模塊及其硬件連接作詳細(xì)說(shuō)明。CycloneIIEP2C35FPGA（U1）繼Altera公司成功推出第一代CycloneFPGA后，Cyclone一詞便深深的烙在廣大硬件工程師心中，一時(shí)間它便成為低功耗、低價(jià)位以及高性能的象征。然而在去Altera公司再一次發(fā)布第二代CycloneFPGA,與第一代相比，加入了硬件乘法器，同時(shí)內(nèi)部存儲(chǔ)單元數(shù)量也得到了進(jìn)一步的提升，相信CycloneII比它的鼻祖Cyclone而言，會(huì)表現(xiàn)出更加出色的性能本開(kāi)發(fā)板上采用的FPGA是EP2C35F672C8，它便是AlteraCycloneII系列中的一員，采用672引腳的BGA封裝，表2-2列出了該款FPGA的所有資源特性。Les33,216M4KMemory所有RAM18X18硬件乘法器PLLs4用戶(hù)可用I/O表2-2 EP2C35F672C8資源列表1234567891011121314151617181920212223242526AooooooooooooooooooooooooEooooooooooooooooooooooooooCooooooooooooooooooooooooooDooooooooooooooooooooooooooEooooooooooooooooooooooooooFooooooooooooooooooooooooooGooooooooooooooooooooooooooHooooooooooooooooooooooooooJooooooooooooooooooooooooooiiliiEiEiliilAAooooooooooooooooooooooooooABooooooooooooooooooooooooooACooooooooooooooooooooooooooADooooooooooooooooooooooooooAEooooooooooooooooooooooooooAFoooooooooooooooooooooooo圖2-2EP2C35F672C8芯片管腳示意圖如圖2-2所示EP2C35的管腳名稱(chēng)行列合在一起來(lái)表示。行用英文字母表示，列用數(shù)字來(lái)表示。通過(guò)行列的組合來(lái)確定是哪一個(gè)管腳。如A2表示A行2列的管腳。AF3表示AF行3列的管腳開(kāi)發(fā)板上提供了兩種途徑來(lái)配置FPGA：使用QuartusII軟件，配合下載電纜從JTAG接口下載FPGA所需的配置數(shù)據(jù)，完成對(duì)FPGA的配置。這種方式主要用來(lái)調(diào)試FPGA或NiosIICPU，多在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)初期使用使用QuartusII軟件，配合下載電纜，通過(guò)AS接口對(duì)FPGA配置器件進(jìn)行編程，在開(kāi)發(fā)板下次上電的時(shí)候，會(huì)完成對(duì)FPGA的自動(dòng)配置。這種模式主要用來(lái)產(chǎn)品定型后，完成對(duì)FPGA代碼的固化，以便產(chǎn)品能夠獨(dú)立工作。

SRAM（U13,U14）開(kāi)發(fā)板上的SRAM由2片3.3VCMOS靜態(tài)RAMIDT71V416組成容量為256KX32bits的存儲(chǔ)空間，高速度SRAM和高帶寬數(shù)據(jù)總線(xiàn)，保證了NiosIICPU可以工作在非常高效的狀態(tài)。本開(kāi)發(fā)板所用的SRAM為-10等級(jí)的，這就意味著NiosIICPU可以在32位總線(xiàn)帶寬情況下，以100MHz的速度進(jìn)行讀寫(xiě)操作，數(shù)據(jù)吞吐率高達(dá)到400Mbyets/S。SRAM與FPGA的硬件連接見(jiàn)表2-3。

W2129/D8V2230/D9U2031/D10U2132/D11U2235/D12T1736/D13T1837/D14T1938/D15R17/7D16R19/8D17R20/9D18R24/10D19P17/13D20P23/14D21P24/15D22N18/16D23N20/29D24N23/30D25N24/31D26M19/32D27M20/35D28M21/36D29M22/37D30M23/38D31T2139/BE0T2040/BE1M24/39BE2P18/40BE3T224141OE#Y221717WE#Y2166CS#表2-3SRAM與FPGA的硬件連接注：1)‘/'表示沒(méi)有連接。2)‘#'表示低電平有效。3）SRAM的數(shù)據(jù)線(xiàn)（DO?D7）和地址線(xiàn)與NORFlash共同占用FPGAIO。SDRAM（U7）開(kāi)發(fā)板上使用的SDRAM為HY57V561620BT-6,該芯片最高可工作在166MHz主頻上，由4個(gè)4MX16bits的Bank組成，共有32Mbytes的容量，即16MX16bits。開(kāi)發(fā)板上的主時(shí)鐘源為50MHz，通過(guò)內(nèi)部PLL進(jìn)行3倍頻可得到穩(wěn)定的150MHz時(shí)鐘，所以NiosIICPU可以在150MHz主頻上與SDRAM進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，數(shù)據(jù)吞吐率高達(dá)3OOMbytes/S，如此高的數(shù)據(jù)交互能力，足以滿(mǎn)足不同開(kāi)發(fā)人士所需。SDRAM與FPGA的硬件連接見(jiàn)表2-4。表2-4FPGA引腳U7引腳信號(hào)說(shuō)明AB323A0AB424A1AC325A2AD326A3AE229A4AD230A5AC231A6AC132A7AB233A8AB134A9AA422A10AA235A11AA136A12Y520BA0AA321BA1P32D0P44D1R35D2R47D3T38D4T410D5U311D6

U413D7W242D8W144D9V245D10V147D11U248D12U150D13T251D14R253D15V315LDQMY139UDQMY337CKEAA738CLKY419CS#W418RAS#W317CAS#V416WE#表2-4SDRAM與FPGA的硬件連接注：NORFlash(U15)‘#'表示低電平有效。開(kāi)發(fā)板上提供了1片容量為8Mbytes(8MX8bits)NORFlash存儲(chǔ)器一 AM29LV065D。該芯片支持3.0?3.6V單電壓供電情況下的讀、寫(xiě)、擦除以及編程操作，訪(fǎng)問(wèn)時(shí)間可以達(dá)到90ns。AM29LV065D由128個(gè)64Kbytes的扇區(qū)組成，每個(gè)扇區(qū)都支持在線(xiàn)編程。另外，該芯片在咼達(dá)125°C條件下，依然可以保證存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)20年不會(huì)丟失。NORFlash與FPGA的硬件連接見(jiàn)表2-5。FPGA引腳U15引腳信號(hào)說(shuō)明AC2327A0AE2422A1AE2521A2AD2420A3AD2519A4AC2518A5AC2617A6

AB2516A7Y2510A8Y269A9U2442A10W258AllW267A12V256A13V265A14U254A15U263A16T2446A17AB2615A18R2543A19T2344A20W2335A21T252A22AA2331D0AA2432D1Y2333D2Y2434D3W2438D4V2339D5V2440D6U2341D7AA2611WE#AB2430OE#AB2328CE#AA2514RDY表2-5NORFlash與FPGA的硬件連接注：1）‘#'表示低電平有效。2）NORFlash的數(shù)據(jù)總線(xiàn)和地址總線(xiàn)（A2?A19）與SRAM共同占用FPGAIO。NANDFlash（U9）為了滿(mǎn)足能夠在嵌入式RTOS中有足夠的空間創(chuàng)建文件系統(tǒng)或滿(mǎn)足開(kāi)發(fā)人員存儲(chǔ)海量數(shù)據(jù)的需求，開(kāi)發(fā)板上除了提供8MbytesNORFlash外,還有一片具有64Mbytes容量的NANDFlash——K9F1208U0M。該芯片由4096BlocksX32PagesX528bytes組成，支持塊擦除、頁(yè)編程、頁(yè)讀取、隨即讀取、智能拷貝備份、4頁(yè)/塊同時(shí)擦除和4頁(yè)/塊同時(shí)編程等操作。NANDFlash與FPGA的硬件連接見(jiàn)表2-6。FPGA引腳U9引腳信號(hào)說(shuō)明AE329D0T730D1AA531D2V741D4V642D5V543D6U644D7R616CLER717ALET618WE#P78RE#R59CE#U519WP#P67R/B#W632D3表2-6NANDFlash與FPGA的硬件連接注：‘#'表示低電平有效。RS-232接口（J7,U11）J7是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的DB9孔連接頭，通常用于FPGA和計(jì)算機(jī)以及其它設(shè)備間通過(guò)RS-232協(xié)議進(jìn)行簡(jiǎn)單通信。U11是一個(gè)電平轉(zhuǎn)換芯片——MAX3232，負(fù)責(zé)把發(fā)送的LVCMOS信號(hào)轉(zhuǎn)換成RS-232電平，同時(shí)把接收到的RS-232電平轉(zhuǎn)換成LVCMOS信號(hào)。由于目前的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)中，RS-232通信僅僅是為了進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試或簡(jiǎn)單的人機(jī)交互，所以在開(kāi)發(fā)板設(shè)計(jì)時(shí)，僅在DB9孔接口中保留了通信時(shí)必須的RXD和TXD信號(hào)。RS-232與FPGA的硬件連接見(jiàn)表2-7。FPGA引腳J7引腳信號(hào)說(shuō)明FPGA端PC端T102TXD'RXDT93RXD'TXD/5/GND表2-7 SRAM與FPGA的硬件連接注：TXD和RXD在J7中已經(jīng)交換，如果與計(jì)算機(jī)通信，僅需要一條串口延長(zhǎng)線(xiàn)便可，無(wú)需交叉。USB2.0接口（J8,U10）為了更好地滿(mǎn)足開(kāi)發(fā)人員進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，開(kāi)發(fā)板上還設(shè)計(jì)了USB2.0設(shè)備接口，接口采用USBB型連接座，板上采用USB2.0設(shè)備接口控制芯片ISP1581來(lái)完成USB2.0通信中的時(shí)序轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)包處理。ISP1581是Philips公司推出的一款高性能、低成本、完全符合USB2.0接口規(guī)范的USB設(shè)備接口芯片，它與CPU之間的通信是通過(guò)一組高速通用并行接口來(lái)實(shí)現(xiàn)的。ISP1581可以自動(dòng)檢測(cè)USB2.0系統(tǒng)和USB1.1系統(tǒng)，從而自動(dòng)在高速和全速模式之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。鑒于該芯片的性能、成本以及易用性，該芯片在圖像類(lèi)、海量存儲(chǔ)類(lèi)、通信設(shè)備、打印設(shè)備以及人機(jī)交互設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用。ISP1581與FPGA的硬件連接見(jiàn)2-8。

FPGA引腳U10引腳信號(hào)說(shuō)明F340DOF441D1G344D2G445D3H346D4H447D5J348D6J449D7K350D8K451D9L352D10L453D11M354D12M455D13M556D14L657D15

E130A0E231A1D132A2D233A3C234A4B235A5B338A6C339A7F127WR#G226RD#L725CS#G122READYF228INTM262WAKEUPK111EOTK223DREQJ113DACKH216INTRQJ214DIORH115DIOWL210RESET#表2-8 ISP1581與FPGA的硬件連接注：‘#'表示該信號(hào)低電平有效。以太網(wǎng)接口J5,U4)在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用當(dāng)中，以太網(wǎng)接口是一個(gè)必不可少的東西，尤其是在uClinux或Linux等系統(tǒng)中，以太網(wǎng)接口更是必備接口之一。本開(kāi)發(fā)板上依然提供了以太網(wǎng)接口，采用CS8900A芯片來(lái)完成數(shù)據(jù)包的處理任務(wù)。CS8900A是一款基于ISA接口的低成本以太網(wǎng)控制器，該芯片內(nèi)部集成了數(shù)據(jù)處理所需的RAM、10BASE-T數(shù)據(jù)發(fā)送和接收濾波器以及一個(gè)能夠提供24mA驅(qū)動(dòng)電流的ISA總線(xiàn)接口。ISP1581與FPGA的硬件連接見(jiàn)表2-9。FPGA引腳U10引腳信號(hào)說(shuō)明G2665D0

G2566D1H2667D2H2568D3J2671D4J2572D5K2673D6K2574D7G2227D8G2326D9G2425D10G2124D11F2321D12F2420D13E2319D14E2418D15J2437A0J2338A1J2239A2J2140A3J2041A4K2442A5K2343A6K2244A7K2145A8K1946A9K1847A10L2448A11L2350A12L2151A13L2052A14L1953A15B2554A16C2558A17D2659A18D2560A19F2663AEN

H2329MEMR#H2428MEMW#M257CS#H2132INTH1936SBHE#E2661TOR#E2562TOW#F2564RDYL2575RESET表2-9 CS8900A與FPGA的硬件連接注：‘#'表示該信號(hào)低電平有效。音頻接口（J1?J4,U2)開(kāi)發(fā)板上提供了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的音頻CODEC模塊，采用TI的高性能音頻CODEC專(zhuān)用芯片——TLV320AIC23B。該芯片是一個(gè)非常出色的立體聲音頻CODEC芯片，內(nèi)部集成了所有的模擬功能，能夠提供16、20、24和32位數(shù)據(jù)的ADC和DAC轉(zhuǎn)換，以及8KHz?96KHz的采樣速率。TLV320AICB有兩個(gè)接口與CPU相連，其中一個(gè)為控制接口，可以工作在SPI模式，也可以工作在IIC模式（注意：開(kāi)發(fā)板上已經(jīng)固定為SPI模式），該接口主要負(fù)責(zé)初始化和配置芯片；另一個(gè)接口是數(shù)字音頻接口，可以工作在左對(duì)齊模式、右對(duì)齊模式、IIS模式以及DSP模式，該接口主要用來(lái)發(fā)送和接收需要轉(zhuǎn)換或被轉(zhuǎn)換的音頻數(shù)據(jù)。ISP1581與FPGA的硬件連接見(jiàn)表2-10。FPGA引腳U10引腳信號(hào)說(shuō)明B2323SDTNA2324SCLKC2321CS#E223BCLKD234DTND246DOUTC245/7LRCTN/LRCOUT表2-10 音頻芯片與FPGA的硬件連接注：1）‘#'表示該信號(hào)低電平有效。2）灰色部分為SPI控制接口信號(hào)，橙色部分為數(shù)字音頻接口信號(hào)。開(kāi)發(fā)板上提供了4個(gè)外接插孔，從左到右（JI-J4）依次為MIC輸入、音頻線(xiàn)輸入、耳機(jī)輸出以及音頻線(xiàn)輸出插孔。JTAG調(diào)試接口（JP1）在FPGA開(kāi)發(fā)過(guò)程中，JTAG是一個(gè)比不可少的接口，因?yàn)殚_(kāi)發(fā)人員需要下載配置數(shù)據(jù)到FPGA。在NiosII開(kāi)發(fā)過(guò)程中，JTAG更是起著舉足輕重的作用，因?yàn)橥ㄟ^(guò)JTAG接口，開(kāi)發(fā)人員不僅可以對(duì)NiosII系統(tǒng)進(jìn)行在線(xiàn)仿真調(diào)試，而且還可以下載代碼或用戶(hù)數(shù)據(jù)到CFIFlash中。開(kāi)發(fā)板上提供如圖2-3所示的10針插座，其每個(gè)插針的信號(hào)定義見(jiàn)表2-11。2■4■6■8■10■1■3■5■71圖2-3開(kāi)發(fā)板上的JTAG調(diào)試插座JP1插座信號(hào)定義1TCK2GND3TDO4Vcc(3.3V)5TMS6/7/8/9TDI10GND表2-11JTAG插座信號(hào)定義注：‘/'表示該插針沒(méi)有任何信號(hào)AS編程接口（JP2）

AS接口主要用來(lái)給板上的EPCS16進(jìn)行編程，故稱(chēng)其為編程接口，板上也是采用圖2-2所示的10針插座，其信號(hào)定義見(jiàn)表2-12JP1插座信號(hào)定義1DCLK2GND3CONFDONE4Vcc(3.3V)5nCONFTG6nCE7DATAOUT8nCS9ASDT10GND表2-12JTAG插座信號(hào)定義擴(kuò)展接口（JP3?JP6）開(kāi)發(fā)板上提供的資源模塊占用了部分FPGA引腳，除此之外，還有260個(gè)可用IO供用戶(hù)自定義使用，這些IO通過(guò)不同的接插件引出。JP3和JP4（位于開(kāi)發(fā)板背面）是兩個(gè)高密度接插件（如圖2-4所示），包括了所有的這260個(gè)用戶(hù)自定義IO；JP5和JP6是兩個(gè)間距為2.54mm的標(biāo)準(zhǔn)雙排針插座（如圖2-5所示），提供了72個(gè)用戶(hù)自定義10,以滿(mǎn)足普通用戶(hù)的一般需要。□叫|川川iiiiiiiiiiiiii川iiiiiiiiiiiiiiiii川川imiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii"廠(chǎng)|■o 0■1iiiiiiiiiiiiiiiiiiimiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiuiiiiiihu26J28|30I32I34I3626J28|30I32I34I3625127I29I31I33|：354I6I8110I12|14IISI18|20||24

n5■T■9■11■1：指15■IT■19■21|空?qǐng)D2-5JP5和JP6所使用的接插件類(lèi)型表2-13、2-14、2-15和2-16分別是JP3、JP4、JP5和JP6的引腳信號(hào)定義。表2-13JP3與FPGA的硬件連接

FPGA引腳JP3引腳信號(hào)說(shuō)明/1Vcc(5.0V)/2Vcc(5.0V)/3Vcc(5.0V)/4Vcc(5.0V)/5GND/6GND/7GND/8GNDB189FPGAIOA1810FPGAIOB1711FPGAIOA1712FPGAIOB1613FPGAIOB1514FPGAIO/15/B1416FPGAIO1FPGAIOB131FPGAGCLK8B121FPGAIOB112FPGAIOBIO2FPGAIOA102FPGAIO/2/F112FPGAIOG102FPGAIOG112FPGAIOG122FPGAIOJ72FPGAIOG92FPGAIOF73FPGAIOE83FPGAIO/3/F93FPGAIOF103FPGAIOE103FPGAIOF123FPGAIOE123FPGAIOF133FPGAIOF143FPGAIOF154FPGAIOE154FPGAIO/4/F164FPGAIOF174FPGAIOE184FPGAIOF184FPGAIOG184FPGAIOG174FPGAIOG164FPGAIOG135FPGAIOG155FPGAIO/5/G142FPGAIOH125FPGAIOH115FPGAIOJ105FPGAIOL95FPGAIOH105FPGAIOH85FPGAIOJ86FPGAIOJ96FPGAIO/6/A46FPGAIOB46FPGAIOA56FPGAIOB56FPGAIOA66FPGAIOB66FPGAIOA76FPGAIOB77FPGAIOA87FPGAIOB87FPGAIO/7/A97FPGAIOB97FPGAIOE57FPGAIOF67FPGAIOG57FPGAIOG67FPGAIOH68FPGAIOJ58FPGAIOK58FPGAIOK68FPGAIOJ68FPGAIOK78FPGAIOK88FPGAIOK98FPGAIOP98FPGAION98FPGAIOJ119FPGAIO

J149FPGAIOH169FPGAIOK169FPGAIOJ169FPGAIO/9/P259FPGAGCLK6P269FPGAGCLK7N259FPGAGCLK4N269FPGAGCLK5/1/J171FPGAIOK171FPGAIOJ181FPGAIOH171FPGAIOF211FPGAIOF201FPGAIOE201FPGAIOD211FPGAIOC221FPGAIOC211FPGAIOD201FPGAIOD191FPGAIOC191FPGAIOD181FPGAIOD171FPGAIOC171FPGAIOD161FPGAIOC161FPGAIOD151FPGAIOC151FPGAIOD141FPGAIOD131FPGAGCLK11C131FPGAGCLK10D121FPGAIOC121FPGAIOC111FPGAIOD111FPGAIOC101FPGAIOD121FPGAIOC91FPGAIOD91FPGAIOC81FPGAIOD81FPGAIOC71FPGAIOD71FPGAIO

C61FPGAIOD61FPGAIOD51FPGAIOC41FPGAIOB221FPGAIOA221FPGAIOB211FPGAIOA211FPGAIOB201FPGAIOA201FPGAIOB191FPGAIOA191FPGAIO/1/M61TCKM71TDOL81TMSM81TDI/1GND/1GND/1GND/1GND/1Vcc(5.0V)/1Vcc(5.0V)/1Vcc(5.0V)/1Vcc(5.0V)表2-14JP4與FPGA的硬件連接FPGA引腳JP4引腳信號(hào)說(shuō)明C31FPGAIOB32FPGAIOB23FPGAIOC24FPGAIOD25FPGAIOD16FPGAIOE27FPGAIOE18FPGAIOF19FPGAIOG210FPGAIOH111FPGAIOJ212FPGAIOL213FPGAIOH1514FPGAIOJ1315FPGAION216FPGAGCLKP217FPGAGCLK

U918FPGAIOU1019FPGAIOV920FPGAIOY1021FPGAIOY1222FPGAIOY1423FPGAIOY1624FPGAIOV1125FPGAIO/26/Y1827FPGAIOAE1428FPGAGCLK12AF1429FPGAGCLK13AE1330FPGAIOAF1331FPGAIOW1132FPGAIO/33//34/AE1135FPGAIOAE1236FPGAIOAE1037FPGAIOAF1038FPGAIOAE939FPGAIO/40/AF941FPGAIOAE842FPGA_IOAF843FPGAIOAE744FPGA_IOAF745FPGAIOAE646FPGAIOAF647FPGAIOAE548FPGAIO/49//50/AA651FPGAIOAF552FPGAIOAE453FPGAIOAF454FPGAIOAC1255FPGAIOAD1256FPGAIOAC1157FPGAIOAD1158FPGAIOAC1059FPGAIO/60//61/

AD1062FPGAIOAC963FPGAIOAD864FPGAIOAC865FPGAIOAD766FPGAIOAC767FPGAIOAD668FPGAIOAC669FPGAIOAD570FPGAIOAC571FPGAIOAD472FPGA_IO/73GND/74GND/75GND/76GND/77Vcc(5.0V)/78Vcc(5.0V)/79Vcc(5.0V)/80Vcc(5.0V)/81Vcc(5.0V)/82Vcc(5.0V)/83Vcc(5.0V)/84Vcc(5.0V)/85GND/86GND/87GND/88GNDAD1389FPGAGCLK14AC1390FPGAGCLK15AC1491FPGAIOAD1592FPGAIOAC1593FPGAIOAD1694FPGAIOAC1695FPGAIOAD1796FPGAIOAC1797FPGAIOAC1898FPGAIOAD1999FPGAIOAC19100FPGAIOAC20101FPGAIOAD21102FPGAIOAC21103FPGAIOAD22104FPGAIOAC22105FPGAIO/106/

AD23107FPGAIOAB8108FPGAIOAA9109FPGAIOAB10110FPGAIOAA10111FPGAIOAA11112FPGAIOAB12113FPGAIOAA12114FPGAIOAA13115FPGAIOAA14116FPGAIOAB15117FPGAIOU18118FPGAIO/119//120/AA15121FPGA_IOAA16122FPGAIOAA17123FPGAIOAB18124FPGAIOAA18125FPGAIOAB20126FPGAIO/127//128/AA20129FPGAIOAB21130FPGAIOW17131FPGAIOY15132FPGAIO/133//134/Y13135FPGAIOY11136FPGAIOW10137FPGAIOW8138FPGAIOU7139FPGAIOT8140FPGAIO/141//142/R8143FPGAIOP1144FPGAGCLK3N1145FPGAGCLK1U17146FPGAIOW19147FPGAIOV17148/W16149FPGAIO

W15150FPGAIOLIO151FPGAIO/152/V14153FPGAIOV13154FPGAIOW12155FPGAIOV1O156FPGAIOV21157FPGAIOV20158FPGAIOU12159FPGAIOV18160FPGAIO表2-15JP5與FPGA的硬件連接FPGA引腳JP5引腳信號(hào)說(shuō)明/1Vcc(5.0V)/2Vcc(5.0V)/3GND/4GNDAD45FPGAIOAC56FPGAIOAD57FPGAIOAC68FPGAIOAD69FPGAIOAC710FPGAIOAD711FPGAIOAC812FPGAIOAD813FPGAIOAC914FPGAIOAD1015FPGAIOAC1016FPGAIOAD1117FPGAIOAC1118FPGAIOAD1219FPGAIOAC1220FPGAIOAF421FPGAIOAE422FPGAIOAF523FPGAIOAE524FPGAIOAF625FPGAIOAE626FPGAIOAF727FPGAIOAE728FPGAIOAF829FPGAIOAE830FPGAIOAF931FPGAIO

AE932FPGAIOAF1033FPGAIOAE1034FPGAIOAF1235FPGAIOAE1136FPGAIOAF1337FPGAIOAE1338FPGAIOAF1439FPGAGCLK13AE1440FPGAGCLK12表2-16JP6與FPGA的硬件連接FPGA引腳JP5引腳信號(hào)說(shuō)明/1Vcc(3.3V)/2Vcc(3.3V)/3GND/4GNDAC135FPGAGCLK15AD136FPGAGCLK14AD157FPGAIOAC148FPGAIOAD169FPGAIOAC1510FPGAIOAD1711FPGAIOAC1612FPGAIOAC1813FPGAIOAC1714FPGAIOAC1915FPGAIOAD1916FPGAIOAD2117FPGAIOAC2018FPGAIOAD2219FPGAIOAC2120FPGAIOAD2321FPGAIOAC2222FPGAIOAA923FPGAIOAB824FPGAIOAA1025FPGAIOAB1026FPGAIOAB1227FPGAIOAA1128FPGAIOAA1329FPGAIOAA1230FPGAIOAB1531FPGAIOAA1432FPGAIOAA1633FPGAIOAA1534FPGAI0AB1835FPGAI0AA1736FPGAI0AB2037FPGAI0AA1838FPGAI0AB2139FPGAI0AA2040FPGAI0注：1）‘/'表示該插針沒(méi)有任何信號(hào)2） 灰色背景部分為全局時(shí)鐘信號(hào)3） 藍(lán)色背景部分為JTAG信號(hào)4） 淺紅色和淺黃色背景部分為電源信號(hào)自定義按鍵（S1?S4）為了方便開(kāi)發(fā)人員作一些簡(jiǎn)單的、手動(dòng)的邏輯輸入，開(kāi)發(fā)板上提供了4個(gè)用戶(hù)自定義按鍵。這四個(gè)按鍵連接到了FPGA的四個(gè)10引腳上，具體的定義和使用則有開(kāi)發(fā)人員自由決定。按鍵與FPGA的硬件連接見(jiàn)表2-17。FPGA引腳按鍵編號(hào)AF20S1AF21S2AF22S4AF23S4表2-17按鍵與FPGA的硬件連接注：按鍵按下為低電平，抬起為高電平。復(fù)位按鍵（S5）開(kāi)發(fā)板上有一個(gè)復(fù)位按鍵，位于擴(kuò)展接口和七段碼LED之間。復(fù)位按鍵上面的LED為復(fù)位指示，當(dāng)復(fù)位按鍵按下時(shí)（低電平），LED亮。復(fù)位按鍵連接到FPGA的C5引腳上，可以供開(kāi)發(fā)人員作為NiosIICPU的復(fù)位信號(hào)。當(dāng)然也可以作為普通的按鍵來(lái)使用。自定義LED（D1?D4）為了方便開(kāi)發(fā)人員進(jìn)行簡(jiǎn)單直觀的信號(hào)觀察，開(kāi)發(fā)板上提供了四個(gè)

用戶(hù)自定義LED。這四個(gè)LED由FPGA的10引腳直接驅(qū)動(dòng)，當(dāng)FPGA對(duì)應(yīng)的10輸出高電平時(shí)，LED點(diǎn)亮；當(dāng)FPGA對(duì)應(yīng)的10輸出低電平時(shí)，LED熄滅。LED和FPGA的硬件連接見(jiàn)表2-18。FPGA引腳LED編號(hào)AE20D1AE21D2AE22D4AE23D4表2-18LED與FPGA的硬件連接七段碼LED(DS1)七段碼LED是開(kāi)發(fā)板上提供的另一個(gè)方便開(kāi)發(fā)人員調(diào)試的顯示設(shè)備。開(kāi)發(fā)板上使用的七段碼LED是共陽(yáng)極型，a?f和dp這八個(gè)LED均與FPGA的I0引腳直接相連，其對(duì)應(yīng)段名稱(chēng)如圖2-6所示。圖2-6七段碼LED由于七段碼LED公共端連接到VCC(共陽(yáng)極型)，當(dāng)FPGA對(duì)應(yīng)的I0引腳輸出低電平時(shí)，對(duì)應(yīng)的七段碼LED中的LED點(diǎn)亮；當(dāng)FPGA對(duì)應(yīng)的10引腳輸出高電平時(shí)，對(duì)應(yīng)的七段碼LED中的LED熄滅。七段碼LED和FPGA的硬件連接見(jiàn)表2-19。FPGA引腳DS1段名AE19aAF19bAE18cAF18dAE17eAF17fAE16gAE15dp表2-19七段碼LED與FPGA的硬件連接晶振（U8）開(kāi)發(fā)板上提供了高精度、高穩(wěn)定性50MHz時(shí)鐘，該時(shí)鐘直接與FPGA的A13CGCLK9）引腳相連。如果設(shè)計(jì)人員需要其它頻率時(shí)鐘源，可以在FPGA內(nèi)部進(jìn)行分頻或利用FPGA內(nèi)部PLL倍頻等途徑來(lái)得到。直流電源輸入（J6）開(kāi)發(fā)板上外部供電僅需在J6輸入+5V直流電壓即可。用戶(hù)需要特別注意的是，插入J6的插頭必須為內(nèi)正外負(fù)供電極性，如圖2-7所示。為了保證系統(tǒng)能夠上。穩(wěn)定工作，電源適配器功率最好在5V/1A以圖2-7電源適配器插頭說(shuō)2.3使用注意事項(xiàng)：用戶(hù)在使用開(kāi)發(fā)板時(shí)請(qǐng)嚴(yán)格遵照下述說(shuō)明：1．嚴(yán)禁用手直接接觸開(kāi)發(fā)板上的芯片管腳，避免靜電擊穿。2．最好使用原配電源適配器，如用其它電源適配器，請(qǐng)務(wù)必確認(rèn)適配器為+5V直流、內(nèi)正外負(fù)極性輸出的插頭。3．請(qǐng)選用本公司生產(chǎn)的下載電纜，如使用其它下載電纜，請(qǐng)確定電纜的電氣特性和信號(hào)定義與本開(kāi)發(fā)板插座一致。4．不要自行拆機(jī)，以免發(fā)生危險(xiǎn)。5．如果你在使用過(guò)程當(dāng)中遇到什么問(wèn)題，請(qǐng)及時(shí)與我們聯(lián)系2.4SOPC-NIOSIIEDA/SOPC系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)說(shuō)明本節(jié)將對(duì)SOPC-NIOSIIEDA/SOPC系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)簡(jiǎn)單的說(shuō)明各個(gè)模塊作簡(jiǎn)要說(shuō)明：640X480超大圖形點(diǎn)陣液晶屏：實(shí)驗(yàn)箱上的采用的是640X480圖形點(diǎn)陣彩色液晶屏，配合自主研發(fā)的液晶控制器，可以在上面顯示漢字、圖形、波形曲線(xiàn)等。RTC系統(tǒng)實(shí)時(shí)時(shí)鐘：RTC芯片為DS13020。DS1302是DALLAS公司推出的涓流充電時(shí)鐘芯片，內(nèi)含有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷和31字節(jié)靜態(tài)RAM，通過(guò)簡(jiǎn)單的串行接口與CPU進(jìn)行通信。實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷電路提供秒、分、時(shí)、日、日期、月、年的信息，每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動(dòng)調(diào)整，時(shí)鐘操作可通過(guò)AM/PM指示決定采用24或12小時(shí)格式。DS1302與CPU之間能簡(jiǎn)單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信，接口連接非常簡(jiǎn)單，占用端口資源很少，且操作非常容易。直流電機(jī)模塊：直流電機(jī)采用+12V供電，實(shí)驗(yàn)箱上的電機(jī)可以通過(guò)電位器跳速，也可以通過(guò)CPU的PWM輸出進(jìn)行跳速，同時(shí)直流電機(jī)模塊還有配套的霍爾傳感器，以便進(jìn)行電機(jī)轉(zhuǎn)速的測(cè)量。步進(jìn)電機(jī)：步進(jìn)電機(jī)為2相式的，最小旋轉(zhuǎn)角度為18度。VGA接口：采用專(zhuān)用的視頻芯片，可以實(shí)現(xiàn)高達(dá)18位色的VGA輸出。視頻輸出和視頻輸出接口：通過(guò)視頻CODEC芯片，可以對(duì)視頻輸出進(jìn)行量化，同時(shí)利用專(zhuān)用數(shù)字視頻合成芯片，還可以輸出NTSC、PAL制式的視頻。標(biāo)準(zhǔn)串行接口：可以與標(biāo)準(zhǔn)PC串口直接相連。以太網(wǎng)卡接口：Ethernet模塊采用的TCP/IP轉(zhuǎn)換芯片為RTL8019AS芯片，該芯片是一款高集成度、全雙工以太網(wǎng)控制器，內(nèi)部集成了三級(jí)省電模式，由于其便捷的接口方式，所以成了多數(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的首選。RTL8019AS支持即插即用標(biāo)準(zhǔn)，可以自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備的接入，完全兼容EthernetII以及IEEE802.310BASE5、10BASE2、10BASET等標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)針對(duì)10BASET還支持自動(dòng)極性修正的功能，另外該芯片還有很多其他功能，此處不再贅述。USB設(shè)備接口：USB模塊采用Philips公司的PDIUSBD12芯片，它通常用作微控制器系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)與微控制器進(jìn)行通信的高速通用并行接口。它