【正文】 目錄FPGA系統(tǒng)電源電路設計畢業(yè)論文目 錄第1章 緒論…………………………………………………………………………1 設計背景 1 設計目的和意義 2 論文的結(jié)構(gòu)安排 2第2章 FPGA開發(fā)板原理圖分析 3 FPGA電路 4 存儲電路 6 Flash存儲器 6 SRSM存儲器 7 SDRAM存儲器 8 配置電路 9 復位電路 11 時鐘電路 12 FPGA I/O口分配電路 13 擴展接口電路 13 外擴I/O口PACK2 14 外設PACK接口電路 14 FPGA擴展接口電路 15 驗證功能電路 17 按鍵及LED電路 17 蜂鳴器電路 18 七段數(shù)碼管顯示電路 18 液晶顯示電路 19 實時時鐘電路 19 電源電路 20 系統(tǒng)電源電路 20 FPGA電源電路 21III目錄第3章 實驗板的測驗 24 讀取按鍵信號 24第4章 結(jié)論 27參考文獻 28致謝 29IV第1章 緒論第1章 緒論 設計背景半導體技術(shù)一直遵循著名的摩爾定律持續(xù)地發(fā)展，回顧半導體的發(fā)展歷史，當一種技術(shù)具有可編程特性時，它就會處于支配的地位。目前，F(xiàn)PGA器件不僅是邏輯門、布線資源和I/O可編程，隨著半導體工藝采用90nm和65nm，乃至45nm工藝，在FPGA中增加了許多硬件核，如存儲器、時鐘管理和算法功能，直到增加嵌入式處理器硬核和軟核等，也就是在DSP和嵌入式處理器等關(guān)鍵領(lǐng)域發(fā)展可編程技術(shù)，F(xiàn)PGA已經(jīng)成為在單片器件上同時提供可編程邏輯、高性能DSP和嵌入式處理器的系統(tǒng)級（SOC）芯片。在密度和性能提高的同時，成本和功耗也極大地降低，使得FPGA在更多的應用領(lǐng)域成為市場的主流。FPGA/CPLD、DSP和CPU被稱為未來數(shù)字電路系統(tǒng)的3塊基石，也是目前硬件設計研究的熱點。與傳統(tǒng)電路設計方法相比，F(xiàn)PGA具有功能強大，開發(fā)過程投資小、周期短，可反復編程修改，保密性能好。開發(fā)工具智能化等特點，特別是隨著電子工藝的不斷改進，低成本FPGA器件推陳出新，這一切促使FPGA成為當今硬件設計的首選方式之一?？梢哉fFPGA設計技術(shù)是當今高級硬件工程師與IC工程師的必備技能。隨著可編程邏輯技術(shù)的不斷進步和創(chuàng)新，F(xiàn)PGA（現(xiàn)場可編程邏輯門陣列）已被廣泛應用于通信、航天、醫(yī)療電子、工業(yè)控制等領(lǐng)域。由于其現(xiàn)場邏輯功能可重構(gòu)且具有高集成度、高密度和高性能等特點，因而得到了迅猛發(fā)展。FPGA芯片所包含的資源越來越豐富，可實現(xiàn)的功能也越來越強，這使得FPGA在電子電路設計中越來越重要。目前FPGA已經(jīng)滲透到人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€方面，在手機、電視、數(shù)碼相機、洗衣機、電冰箱、空調(diào)，甚至電飯鍋、手表里，都有它們的身影。在工業(yè)自動化控制、通信、儀器儀表、汽車、船舶、航空航天、軍事設備、消費類電子產(chǎn)品等領(lǐng)域更是它們的天下。 1電子科技大學成都學院課程設計 設計目的和意義FPGA是在PAL、GAL等邏輯器件的基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的。和以往的PAL、GAL等相比較，F(xiàn)PGA/CPLD的規(guī)模比較大，可以替代幾十甚至幾千塊IC芯片。從這種意義上來說，F(xiàn)PGA實際上就是一個子系統(tǒng)部件。具體地講，F(xiàn)PGA在硬件系統(tǒng)設計中具有以下優(yōu)越性?？s小體積、減輕重量、降低功耗，具有高集成度和高可靠性；易于獲得高性能，系統(tǒng)設計、電路設計、工藝設計之間緊密結(jié)合，這種一體化的設計有利于獲得前所未有的高性能系統(tǒng)；軟件模擬仿真后下載到FPGA制成了專用IC，設計者可以很直觀地測試其邏輯功能及性能指標。利用FPGA這些優(yōu)點，選擇合適的FPGA芯片，用戶就能輕而易舉地設計自己的“計算機”和“數(shù)字系統(tǒng)”。本文介紹了FPGA開發(fā)板的制作和簡單的測試。希望能夠給予讀者更多的借鑒和更好的幫助！ 論文的結(jié)構(gòu)安排 本文的第二章介紹了FPGA實驗板的硬件原理圖。其中的電路包括Cyclone系列FPGA的EP1C6Q240為核心的運算控制芯片、存儲器、數(shù)據(jù)配置、復位、實時時鐘、I/O口分配、擴展接口、獨立按鍵及LED、液晶顯示、數(shù)碼管顯示、蜂鳴器和電源電路等。而第三章對做好的電路板進行簡單的測試。 2第2章 FPGA開發(fā)板原理圖分析第2章 FPGA開發(fā)板原理圖分析本課題以Cyclone系列FPGA的EP1C6Q240為核心的運算控制芯片。配以存儲器、數(shù)據(jù)配置、復位、實時時鐘、I/O口分配、擴展接口、獨立按鍵及LED、液晶顯示、數(shù)碼管顯示、蜂鳴器和電源電路等。數(shù)據(jù)通過配置電路下載到FPGA進行存儲，由FPGA對數(shù)據(jù)進行處理。由于FPGA內(nèi)部存儲空間太小，數(shù)據(jù)暫時由SDRAM儲存，F(xiàn)PGA通過讀取SDRAM中的數(shù)據(jù)，并在其邏輯單元中經(jīng)過相關(guān)操作后通過各種功能驅(qū)動電路，如獨立按鍵及LED、液晶顯示、數(shù)碼管顯示、蜂鳴器等顯現(xiàn)測驗結(jié)果。Flash存儲器可以在掉電后保存數(shù)據(jù)。擴展電路方便后續(xù)功能電路的開發(fā)。 系統(tǒng)框圖如圖21所示串行配置器件EPCS4JTGA接口IO PACKFPGACyclone系EP1C6Q24048MHz振蕩器LCD蜂鳴器按鍵（4個）LED（8個）SRAM（兩片）Flash（兩片）SDRAM（兩片） 5V、（電源） I2CAS接口復位電路 圖21 系統(tǒng)框圖 3電子科技大學成都學院課程設計 FPGA電路Cyclone系列FPGA是基于成本優(yōu)化的， SRAM工藝，成本低且功能強大，最高達20060個邏輯單元和288K位的RAM。除此之外，Cyclone系列的FPGA還集成了許多復雜的功能。Cyclone系列FPGA提供了全功能的鎖相環(huán)(PLL)，用于板級的時鐘網(wǎng)絡管理和專用I/O接口，這些接口用于連接業(yè)界標準的外部存儲器器件。Altera的NiosII系列嵌入式處理器的IP資源也可以用于Cyclone系列FPGA的開發(fā)。設計者只需要下載Altera提供的完全免費的Quartus II網(wǎng)絡版開發(fā)軟件就可以馬上進行Cyclone系列FPGA的設計和開發(fā)。Cyclone低成本結(jié)構(gòu)和Cyclone FPGA豐富的器件資源相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)完整的可編程芯片系統(tǒng)（SOPC）方案，成為大批量應用的理想選擇。Cyclone器件綜合考慮了邏輯單元、存儲器、鎖相環(huán)(PLL)和高級I/O接口之間性能的平衡，實現(xiàn)了較低的制造成本與較高的性能，是那些對價格比較敏感的應用的一個很好的選擇。